DNS szálakkal bogoznák ki a sötét anyag rejtélyét

Néhány DNS szál segíthet megoldani a sötét anyag rejtélyét? Egy új detektor DNS alkalmazásával tenne rendet a jelenlegi sötét anyag detektorok ellentmondásos eredményei között.

Elméletileg a világegyetem 85 százaléka sötét anyagból áll. Az első számú gyanúsított az úgynevezett gyengén kölcsönható, tömeggel rendelkező részecske, a WIMP, ami immunis az elektromágneses és az erős atomi erőkkel szemben. Elméletben a WIMP-ek a gravitáción és a gyenge atomi erőn keresztül lépnek kölcsönhatásba a hagyományos anyaggal.

Többször próbálkoztak a WIMP-ek észlelésével, elég ellentmondásos eredményekkel. A mérelg egyik serpenyőjében két kísérlet, a minnesotai CoGeNT és az olasz Gran Sasso DAMA/LIBRA több valósnak vélt sötét anyag részecskét észlelt tavaly júniusban, majd decemberben. A két hónapban tapasztalt észleléseket a Föld viszonylagos sebességének tulajdonítják a galaxisunkat kitöltő sötét anyag tengerben. Júniusban a Föld ugyanabba az irányba mozog, mint a Nap, ezért az elmélet szerint találkozik a sötét anyag "ellenszelével”, míg decemberben a Föld ellentétes irányú mozgást végez a Nap körül.

A dolog szépséghibája, hogy a fentieknél nagyobb és érzékenyebb kísérletek, mint a CDMS-II és a XENON100 nem észlelt ilyen részecskéket. Az ellentmondás megoldásának egyik módja a sötét anyag részecskék direkcionalitásának, irányítottságának észlelése lenne, hogy lássák, tényleg a Nap galaxison áthaladó mozgásához igazodik-e, ahogy azt a DAMA/LIBRA és a CoGeNT sugallja.

Andrzej Drukier a virginiai Herndonban működő Biotraces biotechnikai cég munkatársa kozmológusok és biokémikusok egy csapatával azt állítják, a DNS segíthet megoldani a patthelyzetet. Tervezett detektoruk egy 1 négyzetméteres aranyfóliából és egyszálú DNS molekulák "erdejéből" áll, ami a fólia alatt helyezkedik el rendezett sorokban, kicsit a fogkefe sörtéjére emlékeztetve. Amikor egy WIMP eltalál egy arany atomot a fóliában megsérti a pályája mentén elhelyezkedő DNS szálat . Bizonyított, hogy az energikus részecskék, mint a kozmikus hullámok ütközései megtörik a DNS szálakat, igaz a WIMP-eknek sokkal alacsonyabb az energiájuk.

A törött DNS szálakat összegyűjtenék, felerősítenék és elemeznék, hogy megállapítsák pontosan hol sérült egy-egy szál. Mivel a DNS szálakat felépítő bázisok szekvenciája jól ismert, a szálakon kialakult vágásból egy nanométeren belül három dimenzióban nyomon követhető az arany atommag útvonala, ami ezerszer jobb felbontást jelent, mint amire a jelenlegi detektorok képesek. "A magasabb felbontás azt jelenti, hogy több adatot nyerhetünk WIMP eseményenként" - mondta George Church, a csapat tagja, a Harvard Egyetem kutatója.

A háromdimenziós felbontás lehetővé tenné a kozmológusoknak hogy kikövetkeztessék egy WIMP-nek mind az energiáját, mind az irányát, ami egyben megerősítheti a feltételezett "WIMP-szél" létezését, amit a Naprendszer mozgása idéz elő. Egy DNS alapú detektornak egyéb előnyei is vannak, állítja a csapat. Szobahőmérsékleten is üzemeltethető a jelenlegi abszolút nulla fok közelében működő detektorokkal. A fólia anyagának cseréjével más energiák részecskéire is vadászhatnak vele, a csapat jelenleg a terv életképességét teszteli. "A sötét anyag direkcionális észlelése a terület szent grálja"