Najcitlivejší detektor tmavej hmoty prináša neuveriteľné výsledky, fyzika zažije novú éru

Doteraz najcitlivejší detektor temnej hmoty s názvom LUX-ZEPLIN, ktorý je kolaboráciou desiatok krajín, priniesol svoje prvé reálne výsledky, informuje Interesting Engineering. Na základe sľubných výsledkov prinášajú vedci zodpovední za tento projekt dobré správy a predpovedajú kľúčovú úlohu tomuto zariadeniu, ktoré môže zmeniť naše chápanie celého vesmíru.

Jedinečné zariadenie

Extrémne citlivý experiment pozostáva z niekoľkých titánových nádrží extrémne čistého kvapalného xenónu, ktoré sú všetky vysoké a široké 1,5 m a spolu obsahujú 7 ton tejto látky, ktorá je okrem iného používaná aj ako palivo satelitov. Kvôli eliminácii okolitého rušenia sú tieto nádrže umiestnené v podzemí a to v hĺbke až 1,6 km, vysvetľuje Science.

Od experimentu vedci očakávajú, že sa raz častica zemnej hmoty odrazí od atómu xenónu v jednej z nádrží, čo vytvorí záblesk kvôli agitácii voľných elektrónov v nádrži.

Záblesk následne zaznamenajú experimentálne meracie prístroje, v skutočnosti je ale celý tento pokus oveľa komplikovanejší, než sa na prvý pohľad môže zdať.

J. Wang, S. Bose/CfA

„Dívame sa na veľmi, veľmi nízkoenergetické spätné rázy vzhľadom na štandardy časticovej fyziky. Jedná sa o veľmi vzácny proces, ak je vôbec viditeľný,“ objasňuje Hugh Lippincott, člen tímu LZ a dodáva, že je teoreticky možné vystreliť temnú hmotu cez 10 miliónov rokov hrubú vrstvu olova a len na jej konci dôjde k malej interakcii. Práve takejto vzácnosti interakcií temnej hmoty je preto celý experiment zdĺhavý a komplikovaný.

1 000 dní experimentov

Temná hmota tvorí, podľa aktuálnych modelov, až 85 % hmotnosti celého vesmíru a je preto pochopiteľné, že sú vedci schopní zájsť skutočne ďaleko. Zariadenie momentálne čaká 1 000 dní experimentov, pričom je v porovnaní so svojim predchodcom 30-násobne väčší a až 100-násobne tak citlivý. Konštrukcia započala ešte v roku 2018 a skúšky oneskorila pandémia, všetko sa však zrejme vrátilo do pôvodných koľají.

Počas počiatočnej prevádzky trvajúcej 60 dní zachytili detektory až 335 interakcií, ktoré mohli byť pripísané temnej hmoty. Nakoniec sa však ukázalo, že z nich ani jedna takéhoto pôvodu nebola a vedcom sa vďaka tomu podarilo zlepšiť presnosť budúcich detekcií.

Matthew Kapust/Sanford Underground Research Facility

Na detektore LZ pracuje medzinárodný tím 250 vedcov z viac ako 35 rôznych inštitúcií, informuje Berkeley Lab. Ľudstvo sa snaží „uloviť“ temnú či tmavú hmotu už desaťročia, doteraz však neúspešne a existujú rôzne teórie, podľa ktorých nemusí vôbec existovať. Aktuálny model vesmíru ale jej prítomnosť vyžaduje.

NewScientist dodáva, že aj po tak krátkej testovacej prevádzke sa stal detektor LZ tým najlepším na svete. Na základe tohto úspechu je vhodné predpokladať, že ostrá prevádzka prinesie kľúčové výsledky – alebo nevýslovné sklamanie tých, ktorí čakajú detekciu temnej hmoty a možno sa nikdy nedočkajú.

Čítajte viac z kategórie: Novinky