A Földön kell megtalálnunk a sötét anyagot

A tudósok mindent megtesznek a természet egyik legmegfoghatatlanabb anyaga, a rejtélyes sötét anyag megtalálása érdekében, ami az elméletek szerint a világegyetem nagy részét alkotja. A nagy hajszában sokan hajlanak arra, hogy nem is kell túl nagy távolságokban és méreteken kutatni, az anyagot itt is megtalálhatnánk közvetlenül az orrunk előtt, a Földön.

A sötét anyag megtalálásának nehézségei elsősorban sötét természetében rejlenek, a tudósok valójában azt sem tudják igazán hogy mit is keresnek, így nehéz rátalálni a megoldásra. Ez az anyag nem bocsát ki semmilyen fényt, tehát a legmodernebb távcsöveinkkel sem tudjuk közvetlenül észlelni. Az 1970-es években merült fel először a létezése a nagy objektumok, mint például a galaxisok gravitációs hatásainak észleléseinél, mivel az ott megfigyelt jelenségek nem magyarázhatók a hagyományos anyaggal. Emellett a sötét anyag jellemzően nem lép kölcsönhatásba más anyagokkal, állítják a tudósok.

Az egyik elmélet szerint a sötét anyag egyszerűen keresztülhalad a Földön, a házunkon, illetve a testünkön, anélkül hogy egyetlen atom lepattanna róla. Több tudós földalatti kísérleteken dolgozik, annak reményében, hátha elcsíp egy párat a sötét anyag részecskék özönéből, elvileg ugyanis nagyon ritkán, de előfordulhat, hogy lepattannak egy hagyományos részecskéről. "Itt áramlanak közvetlenül előttünk, és időnként végbemegy egy kölcsönhatás" - magyarázta Angela Reisseter, a Minnesota Egyetem Kriogén Sötét Anyag Kutatás (CDMS) projektjének tagja.

A Science Express legutóbbi számában Reisetter és munkatársai két lehetséges esemény felfedezéséről számoltak be, melyek elképzelhetően sötét anyag becsapódások voltak detektoraikon. "Korábbi eredményeink egyértelműen nemlegesek voltak" - nyilatkozott Reisetter a SPACE.com-nak. "Ez az első lehetségesnek tűnő észlelésünk."

A CDMS egy minnesotai bánya 700 méteres mélységében helyezkedik el kőzet, műanyag, ólom, réz és egyéb anyagrétegek szigetelésében, melyek igyekeznek a sötét anyagon kívül minden más részecske behatolását meggátolni, ennek ellenére kozmikus sugarak és egyéb részecskék is hajlamosak megzavarni a kísérletet. Maguk a detektorok viszonylag kicsik, jégkorongokra emlékeztető germánium és szilícium blokkokról van szó. Ha egy germánium vagy szilícium atom magját eltalálja egy sötét anyag részecske, akkor lepattan és jelet küld a detektornak. Mindazonáltal a kutatók nem lehetnek egészen bizonyos abban, hogy a fentebb említett két mért jel sötét anyagtól és nem valami más részecskétől, az úgynevezett háttérsugárzástól származik.


Az univerzum sötét anyagának egy részét egészen kicsi, közeli galaxisokban, az úgynevezett "hobbit galaxisokban" találták meg. Ezek csupán néhány csillagot tartalmaznak, tömegük azonban százszorosa csak a csillagok alapján számított tömegnek.
Két jel nagyon kevés, hogy bármit biztosan kijelentsenek. "Ha csak egy lett volna, akkor azt mondhatnánk, hogy ez csak a háttér. Ha három lett volna, akkor már mondhattuk volna, hogy igen, ez az a jel, kettő esetében azonban azt sem jelenthetjük ki egyértelműen hogy háttér, és azt sem hogy jel" - taglalta Reisetter, aki munkatársaival tovább folytatja kísérletezést, még érzékenyebb szinteken abban a reményben, hogy egy egyöntetűbb jelet fognak felfedezni.

Koránt sem ez az egyetlen földi kísérlet a sötét anyag észlelésére; több részecskegyorsító is erre a feladatra koncentrál, igaz nem mostanában kezdték, eredményt pedig nem sikerült elérniük. "Joggal kérdezhetjük, hogy miért van ez? - tette fel a kérdést Sarah Eno, a Maryland Egyetem kutatója. "Miért nem látunk olyan részecskét a gyorsítókban, ami a világegyetem anyagának a nagy részét kiteszi?"

Az egyik ok az lehet, hogy a gyorsítók nem elég nagy teljesítményűek. A tudósok nem tudják milyen tömegű lehet egy fekete anyag részecske, azonban több kalkuláció is olyan energiaszinteket hozott ki, amik nem csupán laboratóriumban, de még a részecskegyorsítókban is elérhetetlennek tűnnek. "Nem jelenthetjük ki, hogy valaha is képesek leszünk előállítani vagy észlelni egy fekete anyag részecskét" - tette hozzá Eno.

A legjobb esélyünk a Nagy Hadronütköztető (LHC), az eddig épített legnagyobb részecskegyorsító lehet, ami jelenleg még nem érte el teljesítménye maximumát. Ha viszont sikerül, akkor talán az egzotikus részecskék között sikerül meglelni a sötét anyagot is. "Lehetséges, hogy ezzel az új géppel végre elég energiánk lesz a sötét anyag részecske előállításához és láthatjuk az ütközésekben" - mondta Eno, aki az LHC Compact Muon Solenoid kísérletének tagja.