Hunter
Hamarosan pont kerül a sötét anyag rejtély végére
Szűkül a kör sötét anyagot alkotó részecskék búvóhelye körül. A tudósok szerint 3-4 éven belül választ kaphatunk a kozmikus rejtélyre.
A sötét anyag egy ma még szinte megfoghatatlan szubsztancia, ami egyrészt láthatatlan, másrészt alig észlelhető, csupán gravitációs vonzásából következtetnek a jelenlétére, a csillagászok szerint mégis ez az anyag teszi ki a világegyetem negyedét.
Múlt héten a Nagy Hadronütköztető (LHC) fizikusai megingatták a szuperszimmetria elméletét, ami számot ad a sötét anyagot felépítő lehetséges részecskékről. A felfedezés jelentősen lekorlátozta a lehetséges szuperszimmetrikus részecskék számát, azonban nem söpörte le teljes egészében az asztalról a szuperszimmetria magyarázatát.
Aggodalomra amúgy sincs ok, a szuperszimmetrikus részecskéken kívül is akadnak elméleti részecskék, melyek megmagyarázhatják a sötét anyagot. Évtizedek óta kutatják ezeket és más elméleti részecskéket, eddig azonban még egyet sem sikerült észlelni. "Úgy vélem elég sokféle módon kutatjuk, melyek - hacsak ez nem olyasvalami, amire eddig egyáltalán nem gondoltunk - egy évtizeden belül felfedezéshez vezetnek" - mondta Dan Bauer, az Illinois állambeli Fermi Nemzeti Gyorsító Laboratórium fizikusa, aki az egyik sötét anyag kutató kísérleten, a CDMS-en dolgozik.
A Hubble űrtávcső háromdimenziós sötét anyag térképe
A vezető kísérletek most jutottak el arra az érzékenységi szintre, ami a tudósok szerint már elégséges lehet a részecskék jeleinek észlelésére, eredményeik pedig 3-4 éven belül elérhetővé válnak, tette hozzá Bauer. "Ha nem találunk rájuk a kísérletek következő körében, az véleményem szerint mindenkit elbátortalaníthat" - nyilatkozott a SPACE.com-nak.
Ahhoz, hogy sötét anyagot alkossanak, a részecskéknek semlegesnek és stabilnak kell lenniük, miközben reakciókészségük más anyagtípusokkal egészen minimális. A kritériumoknak elsősorban azok a nehéz részecskék felelnek meg, amiket gyengén kölcsönható nagy tömegű részecskéknek (WIMP) neveznek. A WIMP-eket a szuperszimmetria jósolta meg, kijelentve, hogy minden ismert részecskének létezik egy nehezebb, azonos töltésű, különböző spinnel rendelkező társrészecskéje.
Számos kísérlet folyik a WIMP-ek észlelésére, melyek a föld mélyében védőrétegekkel elszigetelve várják azokat a részecskéket, amik képesek eljutni a kísérlet magjául szolgáló xenonhoz vagy germániumhoz. A CDMS (Kriogén Sötét Anyag Kutatás) a kaliforniai Stanford Egyetem alatt egy alagútban kezdte pályafutását, egy újabb, érzékenyebb változat azonban ennél jóval mélyebben, a minnesotai Soudan-bányában kap helyet. Egy másik jelentős WIMP-vadász kísérlet a XENON100, amin az olaszországi Gran Sasso földalatti laboratóriumban dolgoznak, mindenképpen meg kell azonban említeni az egyik legújabb projektet is, a LUX (Nagy Földalatti Xenon) kísérletet, ami a Dél-Dakotai Homestake bányában épül, ez utóbbi is komoly esélyekkel száll majd versenybe.
Nem a WIMP-ek azonban az egyedüli lehetséges sötét anyag részecskék. A probléma egy másik potenciális megoldása az axion. Ez ugyancsak egy elméleti részecske, ami szintén semleges és gyengén kölcsönható, de könnyebb lehet a WIMP-nél, amiből az következik, hogy ha az axionok alkotják a sötét anyagot, akkor sokkal több lehet belőlünk. A Washington Egyetem ADMX (Axion Sötét Anyag Kísérlet) egy hatalmas szupravezető mágnessel keresi ezeket a részecskéket, eddig azonban ez a kutatás sem járt eredménnyel.
A sötét anyag legkülönösebb magyarázata a dimenziókból, illetve a világegyetem tér-idő dimenzióiba csomagolt parányi, rejtett dimenziókból eredeztethető. Az elképzelés szerint a magasabb (a négy fölötti) tér-idő dimenziók mintegy "felcsavarodnak", hogy kiterjedésük mikroszkopikusan kicsi legyen, így makroszkopikus csak a négy téridő dimenzió marad. Ebben az esetben kísérő részecskék, úgynevezett Kaluza-Klein részecskék létezhetnek, ezeket azonban még a fentieknél is nehezebb észlelni, azonban még túl korainak tartják akár a legvalószínűtlenebbnek tűnő magyarázatok kizárását is. "Azok a dolgok, amiknek nagyobb valószínűséget tulajdonítottunk még nem bukkantak elő, ezért nyitottnak kell maradnunk a többi lehetőséggel szemben is" - mondta Lance Dixon, amerikai elméleti fizikus, aki a nehézségek ellenére sem csügged. "Egész biztos vagyok abban, hogy a sötét anyag valós, és elképzelhetőnek tartom, hogy egy elemi részecske áll mögötte, de lehet, hogy nem lesz olyan szerencsénk, hogy ez az elemi részecske az észlelhetőségi tartományon belülre essen"
Bauer, aki már jó ideje dolgozik a CDMS kísérleten elismeri, korábban arra számított, hogy ennyi idő alatt már találnak valamit. "Azt hiszem ez a fizikusok természetes optimizmusából fakad" - mondta. "Sokkal izgalmasabb lenne, ha látnánk, mint ha nem, de önmagában ez is egy fontos eredmény"
A sötét anyag egy ma még szinte megfoghatatlan szubsztancia, ami egyrészt láthatatlan, másrészt alig észlelhető, csupán gravitációs vonzásából következtetnek a jelenlétére, a csillagászok szerint mégis ez az anyag teszi ki a világegyetem negyedét.
Múlt héten a Nagy Hadronütköztető (LHC) fizikusai megingatták a szuperszimmetria elméletét, ami számot ad a sötét anyagot felépítő lehetséges részecskékről. A felfedezés jelentősen lekorlátozta a lehetséges szuperszimmetrikus részecskék számát, azonban nem söpörte le teljes egészében az asztalról a szuperszimmetria magyarázatát.
Aggodalomra amúgy sincs ok, a szuperszimmetrikus részecskéken kívül is akadnak elméleti részecskék, melyek megmagyarázhatják a sötét anyagot. Évtizedek óta kutatják ezeket és más elméleti részecskéket, eddig azonban még egyet sem sikerült észlelni. "Úgy vélem elég sokféle módon kutatjuk, melyek - hacsak ez nem olyasvalami, amire eddig egyáltalán nem gondoltunk - egy évtizeden belül felfedezéshez vezetnek" - mondta Dan Bauer, az Illinois állambeli Fermi Nemzeti Gyorsító Laboratórium fizikusa, aki az egyik sötét anyag kutató kísérleten, a CDMS-en dolgozik.
A Hubble űrtávcső háromdimenziós sötét anyag térképe
A vezető kísérletek most jutottak el arra az érzékenységi szintre, ami a tudósok szerint már elégséges lehet a részecskék jeleinek észlelésére, eredményeik pedig 3-4 éven belül elérhetővé válnak, tette hozzá Bauer. "Ha nem találunk rájuk a kísérletek következő körében, az véleményem szerint mindenkit elbátortalaníthat" - nyilatkozott a SPACE.com-nak.
Ahhoz, hogy sötét anyagot alkossanak, a részecskéknek semlegesnek és stabilnak kell lenniük, miközben reakciókészségük más anyagtípusokkal egészen minimális. A kritériumoknak elsősorban azok a nehéz részecskék felelnek meg, amiket gyengén kölcsönható nagy tömegű részecskéknek (WIMP) neveznek. A WIMP-eket a szuperszimmetria jósolta meg, kijelentve, hogy minden ismert részecskének létezik egy nehezebb, azonos töltésű, különböző spinnel rendelkező társrészecskéje.
Számos kísérlet folyik a WIMP-ek észlelésére, melyek a föld mélyében védőrétegekkel elszigetelve várják azokat a részecskéket, amik képesek eljutni a kísérlet magjául szolgáló xenonhoz vagy germániumhoz. A CDMS (Kriogén Sötét Anyag Kutatás) a kaliforniai Stanford Egyetem alatt egy alagútban kezdte pályafutását, egy újabb, érzékenyebb változat azonban ennél jóval mélyebben, a minnesotai Soudan-bányában kap helyet. Egy másik jelentős WIMP-vadász kísérlet a XENON100, amin az olaszországi Gran Sasso földalatti laboratóriumban dolgoznak, mindenképpen meg kell azonban említeni az egyik legújabb projektet is, a LUX (Nagy Földalatti Xenon) kísérletet, ami a Dél-Dakotai Homestake bányában épül, ez utóbbi is komoly esélyekkel száll majd versenybe.
Nem a WIMP-ek azonban az egyedüli lehetséges sötét anyag részecskék. A probléma egy másik potenciális megoldása az axion. Ez ugyancsak egy elméleti részecske, ami szintén semleges és gyengén kölcsönható, de könnyebb lehet a WIMP-nél, amiből az következik, hogy ha az axionok alkotják a sötét anyagot, akkor sokkal több lehet belőlünk. A Washington Egyetem ADMX (Axion Sötét Anyag Kísérlet) egy hatalmas szupravezető mágnessel keresi ezeket a részecskéket, eddig azonban ez a kutatás sem járt eredménnyel.A sötét anyag legkülönösebb magyarázata a dimenziókból, illetve a világegyetem tér-idő dimenzióiba csomagolt parányi, rejtett dimenziókból eredeztethető. Az elképzelés szerint a magasabb (a négy fölötti) tér-idő dimenziók mintegy "felcsavarodnak", hogy kiterjedésük mikroszkopikusan kicsi legyen, így makroszkopikus csak a négy téridő dimenzió marad. Ebben az esetben kísérő részecskék, úgynevezett Kaluza-Klein részecskék létezhetnek, ezeket azonban még a fentieknél is nehezebb észlelni, azonban még túl korainak tartják akár a legvalószínűtlenebbnek tűnő magyarázatok kizárását is. "Azok a dolgok, amiknek nagyobb valószínűséget tulajdonítottunk még nem bukkantak elő, ezért nyitottnak kell maradnunk a többi lehetőséggel szemben is" - mondta Lance Dixon, amerikai elméleti fizikus, aki a nehézségek ellenére sem csügged. "Egész biztos vagyok abban, hogy a sötét anyag valós, és elképzelhetőnek tartom, hogy egy elemi részecske áll mögötte, de lehet, hogy nem lesz olyan szerencsénk, hogy ez az elemi részecske az észlelhetőségi tartományon belülre essen"
Bauer, aki már jó ideje dolgozik a CDMS kísérleten elismeri, korábban arra számított, hogy ennyi idő alatt már találnak valamit. "Azt hiszem ez a fizikusok természetes optimizmusából fakad" - mondta. "Sokkal izgalmasabb lenne, ha látnánk, mint ha nem, de önmagában ez is egy fontos eredmény"