Ένα μυστηριώδες σήμα από τα βάθη ενός εγκαταλειμμένου ορυχείου στη Νότια Ντακότα μπορεί να φέρνει τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του Σύμπαντος: τη σκοτεινή ύλη.
Οι ερευνητές του πειράματος LUX-ZEPLIN (LZ) κατέγραψαν ένα ιδιαίτερο σήμα μέσα σε μια τεράστια δεξαμενή με επτά τόνους υγρού ξένου. Ο ανιχνευτής βρίσκεται περίπου 1,6 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια της Γης, σε ένα πρώην ορυχείο, ώστε να προστατεύεται όσο γίνεται από την κοσμική ακτινοβολία που θα μπορούσε να επηρεάσει τις μετρήσεις.
Το σήμα που κίνησε το ενδιαφέρον των επιστημόνων
Αυτό που εντόπισαν οι ερευνητές ήταν μια εξαιρετικά αμυδρή υπεριώδης λάμψη, η οποία συνοδευόταν από αυτό που ονομάζεται "πυρηνική ανάκρουση" — ένα απότομο τίναγμα του πυρήνα ενός ατόμου ξένου.
Μία από τις πιθανές εξηγήσεις είναι ότι το σήμα προκλήθηκε από την αλληλεπίδραση με ένα WIMP, δηλαδή ένα υποθετικό "ασθενώς αλληλεπιδρών μαζικό σωματίδιο", το οποίο θεωρείται μία από τις πιθανές μορφές της σκοτεινής ύλης.
Το ενδιαφέρον είναι πως η πιθανότητα το συγκεκριμένο εύρημα να αποτελεί απλώς ένα τυχαίο στατιστικό γεγονός υπολογίζεται περίπου σε μία στις 200.
Ακούγεται εντυπωσιακό, αλλά υπάρχει ένα σημαντικό "αλλά": για να μπορέσουν οι επιστήμονες να μιλήσουν με βεβαιότητα για ανίχνευση σκοτεινής ύλης, θα χρειάζονταν πολύ ισχυρότερες ενδείξεις. Συγκεκριμένα, η πιθανότητα λάθους θα έπρεπε να περιοριστεί περίπου στη μία περίπτωση ανά 3,5 εκατομμύρια.
"Θα μπορούσε να είναι η πρώτη ένδειξη"
Ο Σαμ Έρικσον από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, επικεφαλής της μελέτης, χαρακτήρισε το σήμα πιθανή "πρώτη ένδειξη παρατήρησης της σκοτεινής ύλης", μιλώντας στο Reuters.
Ωστόσο, οι ίδιοι οι ερευνητές κρατούν χαμηλούς τόνους. Και υπάρχει λόγος: μέχρι στιγμής πρόκειται για ένα και μοναδικό συμβάν. Επομένως, δεν μπορούν ακόμη να πουν ότι ανακάλυψαν τη σκοτεινή ύλη.
Η ομάδα έχει ήδη συγκεντρώσει τριπλάσια δεδομένα από εκείνα που χρησιμοποιήθηκαν στη συγκεκριμένη ανάλυση, κάτι που σημαίνει ότι οι επόμενες μετρήσεις ίσως αποδειχθούν ιδιαίτερα σημαντικές.
Τι είναι, τελικά, η σκοτεινή ύλη;
Η σκοτεινή ύλη παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της σύγχρονης φυσικής. Δεν μπορούμε να τη δούμε, καθώς δεν απορροφά ούτε αντανακλά το φως. Οι επιστήμονες, όμως, πιστεύουν ότι υπάρχει επειδή μπορούν να παρατηρήσουν τη βαρυτική της επίδραση σε γαλαξίες και άλλες κοσμικές δομές.
Με απλά λόγια, κάτι φαίνεται να υπάρχει εκεί έξω και να ασκεί βαρύτητα, αλλά δεν μπορούμε να το εντοπίσουμε άμεσα.
Η συνηθισμένη ύλη —όλα όσα γνωρίζουμε και βλέπουμε γύρω μας, από τα αστέρια και τους πλανήτες μέχρι τα αντικείμενα της καθημερινότητας— αποτελεί μόλις ένα μικρό μέρος της συνολικής μάζας του Σύμπαντος. Το μεγαλύτερο κομμάτι θεωρείται ότι αποτελείται από σκοτεινή ύλη.
Η μεγάλη "απόδειξη" δεν έχει έρθει ακόμη
Ο ανιχνευτής LUX-ZEPLIN λειτουργεί από το 2021 και έχει σχεδιαστεί ακριβώς για να εντοπίζει τις εξαιρετικά σπάνιες περιπτώσεις στις οποίες ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης μπορεί να αλληλεπιδράσει με τη συνηθισμένη ύλη.
Μέχρι σήμερα, όμως, δεν είχε καταγραφεί κάποια σύγκρουση που να μπορεί να αποδοθεί με βεβαιότητα στη σκοτεινή ύλη.
Και δεν είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι επιστήμονες προσπαθούν να λύσουν το μυστήριο. Αντίστοιχα πειράματα πραγματοποιούνται και σε άλλες εγκαταστάσεις, ενώ οι ερευνητές αναζητούν πιθανές ενδείξεις σκοτεινής ύλης τόσο στους επιταχυντές σωματιδίων όσο και μέσα από την παρατήρηση των γαλαξιών.
Ένας ακόμη μεγαλύτερος ανιχνευτής, ο PandaX, κατασκευάζεται στην Κίνα και αναμένεται να προσφέρει νέες δυνατότητες στην αναζήτηση.
Και αν η σκοτεινή ύλη δεν υπάρχει;
Κι εδώ βρίσκεται ίσως το πιο ενδιαφέρον κομμάτι της ιστορίας.
Δεν συμφωνούν όλοι οι επιστήμονες ότι η σκοτεινή ύλη είναι η απάντηση. Μία διαφορετική θεωρία υποστηρίζει ότι ίσως δεν υπάρχει κάποιο αόρατο υλικό που δεν έχουμε καταφέρει να εντοπίσουμε, αλλά ότι το πρόβλημα βρίσκεται στον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε τη βαρύτητα.
Σε αυτή την περίπτωση, ίσως χρειαστεί να τροποποιήσουμε τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Προς το παρόν, λοιπόν, το μυστηριώδες σήμα από τη Νότια Ντακότα δεν αποτελεί την πολυπόθητη απόδειξη. Είναι, όμως, ένα ενδιαφέρον στοιχείο που μπορεί να οδηγήσει τους επιστήμονες ένα βήμα πιο κοντά στην απάντηση ενός ερωτήματος που τους απασχολεί εδώ και δεκαετίες: τι ακριβώς αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του Σύμπαντος;