Σκοτεινή ύλη: Και πάλι τζίφος στην αναζήτηση της χαμένης μάζας του Σύμπαντος

Ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής σκοτεινής ύλης που έχει κατασκευαστεί ως σήμερα απέτυχε να εντοπίσει αυτό το βασικό αλλά μυστηριώδες συστατικό του Σύμπαντος, το οποίο κάποιοι φυσικοί αρχίζουν πλέον να υποψιάζονται ότι μπορεί τελικά να μην υπάρχει.

Το πείραμα LUX-ZEPLIN στις ΗΠΑ σχεδιάστηκε να ανιχνεύσει τα λεγόμενα «ασθενώς αλληλεπιδρώντα μαζικά σωματίδια», ή WIMP, τα οποία αναζητά η επιστήμη εδώ και 40 χρόνια.

Δεδομένου ότι ο ανιχνευτής προσφέρει πενταπλάσια ευαισθησία σε σχέση με προηγούμενα πειράματα, τα περιθώρια για την ανακάλυψη αυτών των υποθετικών σωματιδίων στενεύουν επικίνδυνα.

Κανένα σήμα δεν ανιχνεύθηκε σε 280 ημέρες μετρήσεων

«Αν τα WIMP υπήρχαν θα είχαμε την ευαισθησία να τα δούμε» δήκωσε στο περιοδικό Science ο Τσάμκαρ Γκαγκ του University College του Λονδίνου, εκπρόσωπος του LUX-ZEPLIN. Επέμεινε πάντως ότι το πείραμα πρέπει να συνεχιστεί.

Άγνωστο συστατικό

Η σκοτεινή ύλη είναι θεωρητικά απαραίτητη για να εξηγηθούν αναρίθμητες αστρονομικές παρατηρήσεις των τελευταίων δεκαετιών, οι οποίες δείχνουν πέραν πάσης αμφιβολίας ότι η μάζα που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν διαθέτει αρκετή βαρύτητα για να συγκρατεί τα άστρα των γαλαξιών στις τροχιές τους.

Η επικρατέστερη εξήγηση είναι η ύπαρξη μιας πρόσθετης μορφής μάζας που δεν εκπέμπει και δεν απορροφά φως και σπάνια αλληλεπιδρά με την κανονική ύλη. Κανείς δεν γνωρίζει από τι είδους υποατομικά σωματίδια μπορεί να αποτελείται, όμως τα WIMP παραμένουν κύριος υποψήφιος.

Συστοιχία αισθητήρων στι πείραμα LUX-ZEPLIN στη Νότια Ντακότα (Matthew Kapust/Sanford Underground Research Facility

Σχεδόν 1,5 χιλιόμετρο κάτω από την επιφάνεια του εδάφους στο Σάνφορντ της Νότιας Ντακότα, θωρακισμένος από γνωστές πηγές ακτινοβολίας, ο ανιχνευτής LUX-ZEPLIN βασίζεται σε μια γιγάντια δεξαμενή (εικόνα) που περιέχει επτά τόνους υγρού ξένου. Αν τα WIMP υπάρχουν, θα συγκρούονταν σε σπάνιες περιπτώσεις με τα άτομα ξένου και θα εξέπεμπαν λάμψεις που θα καταγράφονταν με ευαίσθητες κάμερες.

Κανένα σήμα δεν ανιχνεύθηκε σε 280 ημέρες μετρήσεων, ένα αρνητικό αποτέλεσμα που περιορίζει κατά πέντε φορές τις ιδιότητες που πρέπει να έχουν τα υποθετικά σωματίδια για να μην έχουν καταγραφεί ως τώρα, δείχνουν τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν στα τέλη Αυγουστου σε δύο συνέδρια στο Σάο Πάλο και το Σικάγο.

Το πείραμα θα συνεχιστεί για να συγκεντρώσει 1.000 ημέρες παρατηρήσεων πριν τερματιστεί το 2028. Σειρά θα έχει τότε ο ακόμα μεγαλύτερος ανιχνευτής XLZD, ο οποίος βρίσκεται ακόμα στη φάση του σχεδιασμού.

Αν και αυτός αποτύχει, οι θεωρητικοί φυσικοί θα αναγκαστούν να αναζητήσουν εναλλακτικές θεωρίες για τη σύσταση της σκοτεινής ύλης. Ή ακόμα και εναλλακτικές θεωρίες για τη βαρύτητα, οι οποίες δεν θα περιλάμβαναν καν αυτό το φευγαλέο υλικό.