În căutarea materiei întunecate: oamenii de știință au făcut un posibil pas important în a-i dovedi…

Oamenii de știință au făcut un posibil pas important în căutarea materiei întunecate — observând indicii ale existenței acesteia în timpul unui experiment desfășurat la 1,6 km sub pământ, în Dakota de Sud — deși nu au mers până la a afirma că au detectat în sfârșit această componentă cosmică evazivă, scrie Reuters.

Cercetătorii au descris o interacțiune între particule înregistrată la Sanford Underground Research Facility – un laborator construit într-o fostă mină de aur din regiunea Black Hills a statului american Dakota de Sud – care ar fi putut implica o particulă ipotetică numită WIMP, prescurtare de la „particulă masivă cu interacțiune slabă”. Aceasta este una dintre candidatele propuse pentru a fi o particulă de materie întunecată.

Materia obișnuită formează stelele, planetele, oamenii și tot ceea ce putem vedea. Totuși, aceasta reprezintă doar aproximativ 15% din întreaga materie din univers. Se consideră că restul este materie întunecată, care nu emite și nu reflectă lumina, fiind astfel invizibilă pentru ochiul uman și pentru telescoape. Cu toate acestea, oamenii de știință sunt convinși că materia întunecată există datorită efectelor sale gravitaționale la scară galactică.

Fizicianul Sam Eriksen de la Universitatea din Bristol, Anglia, autorul principal al unui studiu care descrie această descoperire, a declarat că aceasta „ar putea fi primul indiciu al unei observări a materiei întunecate”.

Se consideră că materia întunecată interacționează extrem de rar cu materia obișnuită. Experimentul LUX-ZEPLIN (sau LZ), în curs de desfășurare, în cadrul căruia a avut loc observarea, este conceput pentru a detecta astfel de interacțiuni și este optimizat pentru a căuta particule WIMP.

Acesta utilizează 10 tone de xenon în formă lichidă în interiorul unui detector — un vas cilindric de mari dimensiuni — gestionat de Laboratorul Național Lawrence Berkeley al Departamentului Energiei al SUA.

Cercetătorii caută particule de materie întunecată care se lovește de atomii de xenon. Atunci când o particulă se lovește, aceștia observă flash-uri de lumină, iar proprietățile acestor flash-uri dezvăluie tipul de particulă care a interacționat cu xenonul.

Într-un anunț făcut marți la o conferință științifică din Japonia și descris în studiul trimis revistei „Physical Review Letters”, aceștia au descris detectarea unei interacțiuni între un atom de xenon și o altă particulă care părea să se desfășoare într-un mod ipotetic pentru o particulă WIMP.

Aceștia au afirmat că ceea ce ar fi putut observa a fost o particulă WIMP care a intrat în coliziune cu nucleul unui atom de xenon, transferând o cantitate mică de energie care a produs o strălucire slabă de lumină UV, detectată în cadrul experimentului. Coliziunea a determinat nucleul atomului de xenon să se deplaseze brusc înainte, într-un fenomen numit recul nuclear.

„Doar un singur eveniment”

Deși cercetătorii au afirmat că interacțiunea s-a desfășurat așa cum s-ar aștepta de la un WIMP, aceștia au avertizat că observația nu îndeplinește încă pragul statistic necesar pentru a susține descoperirea materiei întunecate.

„Este important de menționat că, fiind vorba doar de un singur eveniment, nu afirmăm că este vorba de materie întunecată”, a spus Eriksen.

Cercetătorii lucrează pentru a exclude alte explicații.

„S-ar putea să avem de-a face cu ceva extraordinar, dar trebuie să fim extrem de riguroși înainte de a trage această concluzie”, a spus Alvine Kamaha, astrofizician la UCLA și coautor al studiului.

Oamenii de știință nu sunt siguri de natura materiei întunecate, la fel cum nu sunt siguri nici de natura misterioasei forțe cosmice numite energie întunecată.

„Ar putea exista milioane de particule de materie întunecată care trec prin corpurile noastre în fiecare secundă și, totuși, aproape niciuna dintre ele nu va interacționa vreodată cu un atom din corpurile noastre”, a spus Kamaha.

O ipoteză principală este că materia întunecată este alcătuită dintr-un tip de particule produse în universul timpuriu și care sunt încă prezente astăzi.

„Când observăm galaxii și roiuri de galaxii, vedem că acestea se comportă de parcă ar conține mult mai multă masă decât materia pe care o putem vedea. Așadar, deși nu putem vedea materia întunecată în sine, putem observa efectele gravitației sale”, a spus Kamaha.

„Vă puteți gândi la materia întunecată ca la un fel de «lipici cosmic» care a contribuit la formarea galaxiilor precum Calea Lactee. Fără materia întunecată, universul ar fi evoluat foarte diferit, iar structurile care au dus în cele din urmă la formarea sistemului nostru solar s-ar fi putut să nu se fi format în același mod”, a spus Kamaha.

Oamenii de știință caută materia întunecată în mai multe moduri.

„Studiem efectele sale gravitaționale asupra galaxiilor și universului. Încercăm să producem particule de materie întunecată în acceleratoare de particule. Și efectuăm detectări directe folosind experimente îngropate adânc sub pământ, precum LZ, pentru a le proteja de razele cosmice și de alte surse de zgomot de fond, în timp ce căutăm ocazia extrem de rară în care o particulă de materie întunecată interacționează cu materia obișnuită”, a spus Kamaha.

Editor : B.E.