Detektor XENON1T, najväčšie hľadanie „ťažkej“temnej hmoty, vylúčil existenciu ľahkých foriem temnej hmoty a „nahrabal“prvé náznaky existencie neočakávane ťažkých častíc tejto záhadnej látky, uviedli účastníci projektu na tlačovej konferencii v talianskom laboratóriu v Gran Sasso.
"Zatiaľ je možné povedať iba jednu vec - táto prekliata častica sa pred nami stále skrýva." Na jednej strane sme nenašli stopy jeho existencie v rozsahu hmotností do 200 GeV. Na druhej strane naše modely nevylučujú existenciu ťažších WIMP. V údajoch o tom máme dokonca náznaky, hoci ich štatistický význam je malý - iba jeden sigma, a chcel by som uveriť, že nejde o nehodu, “uviedla Elena Aprile, oficiálna zástupkyňa spolupráce v oblasti XENON1T.
Svet za tmavou obrazovkou
Vedci dlho verili, že vesmír pozostáva z hmoty, ktorú vidíme a ktorá tvorí základ všetkých hviezd, čiernych dier, hmlovín, prachových zhlukov a planét. Prvé pozorovania rýchlosti pohybu hviezd v blízkych galaxiách však ukázali, že hviezdy na ich okraji sa pohybujú v nich neuveriteľne vysokou rýchlosťou, ktorá bola asi 10-krát vyššia ako výpočty založené na množstvách všetkých hviezd v nich.
Dôvodom je podľa dnešných vedcov takzvaná temná hmota - záhadná látka, ktorá predstavuje asi 75% hmoty hmoty vo vesmíre. Každá galaxia má zvyčajne asi 8 až 10-krát viac temnej hmoty ako jej viditeľný bratranec a táto temná hmota drží hviezdy na svojom mieste a bráni ich rozptylu.
V súčasnosti sú takmer všetci vedci presvedčení o existencii temnej hmoty, ale jej vlastnosti, okrem jej zjavného gravitačného vplyvu na galaxie a zhluky galaxií, ostávajú záhadou a predmetom kontroverzie medzi astrofyzikmi a kozmológmi. Vedci dlho predpokladali, že je zložená z prehriatych a „studených“častíc - „wimpov“, ktoré sa nijakým spôsobom neprejavujú, s výnimkou prilákania viditeľných zhlukov hmoty.
Vedci sa dnes snažia nájsť takéto častice pomocou obrovských podzemných detektorov naplnených absolútne čistým xenónom. Jadrové atómy vzácnych plynov, ako to vedci predtým predpokladali, museli interagovať s „WIMP“špeciálnym spôsobom, ktorý bolo možné zistiť pozorovaním zábleskov svetla vo vnútri skvapalneného xenónu.
Propagačné video:
V posledných dvoch desaťročiach vedci vytvorili asi tucet týchto detektorov so zvyšujúcim sa objemom a hmotnosťou, z ktorých žiadny nebol schopný zistiť stopy interakcií xenón-WIMP. V projekte XENON1T - detektor postavený v talianskom laboratóriu v Gran Sasso v roku 2014, ktorý obsahoval rekord 3,5 tony xenónu, čo je približne 10-násobok hmotnosti všetkých jeho konkurentov, boli vložené konkrétne nádeje.
Kľúč k vesmíru
Prvé výsledky, ktoré predstavil tím XENON1T v novembri minulého roka, sa opäť ukázali ako „nulové“- tím viac ako stovky fyzikov z 21 krajín sveta nemohol nájsť žiadne významné stopy existencie „WIMP“vo veľmi širokom spektre mas a energií.
Aprile a jej kolegovia dnes, až na niekoľko malých výnimiek, predložili výsledky analýzy celého súboru údajov, ktorý vo všeobecnosti potvrdil ich predbežné zistenia. Ako vedci poznamenávajú, podarilo sa im vylúčiť možnosť existencie ľahkých „WIMP“s hmotnosťou od 6 do 30 GeV a takmer nulovú šancu na detekciu častíc s hmotnosťou do 200 GeV.
Na druhej strane údaje, ktoré zhromaždili, nie sú v rozpore a podľa samotnej Aprile naznačujú, že častice tmavej hmoty majú v skutočnosti omnoho vyššiu hmotnosť, ako predtým predpokladali fyzici.
„Naša úloha je teraz veľmi jednoduchá - musíme len naďalej pozorovať a súčasne znižovať hladinu hluku a zvyšovať citlivosť. Zdá sa mi, že po ďalšej aktualizácii detektorov budeme môcť ísť buď k VIMP, alebo konečne uzavrieme otázku ich existencie, “pokračuje fyzik.
Podľa nej účastníci XENON1T už zostavujú novú verziu detektora, hmotnosť xenónu, v ktorej sa zvýši na štyri tony, a úroveň rušenia sa zníži najmenej 10-krát. Jeho inštalácia bude dokončená tento rok a prvé vedecké údaje dostane v polovici roku 2019.