So znanstveniki končno ujeli temno snov? En sam signal je razburkal fiziko
Ne moremo je videti, ne oddaja svetlobe in je ne moremo prijeti, pa vendar naj bi sestavljala kar 85 odstotkov vse snovi v vesolju
Prva stran dneva
Dnevni pregled najpomembnejših zgodb doma in po svetu.
Za hitre novice, aktualne teme in zanimive vsebine izberite Svet24 za svoj prednostni vir na Googlu.
Nastavi
Fiziki temno snov iščejo že desetletja, zdaj pa je globoko pod zemljo v ZDA detektor zaznal nekaj nenavadnega. En sam dogodek je dovolj zanimiv, da znanstveniki govorijo o morebitnem namigu na dolgo iskani delec. Če bi se izkazalo, da imajo prav, bi šlo za eno največjih odkritij sodobne fizike.
Vesolje, ki ga vidimo – zvezde, planeti, galaksije, ljudje in vse drugo, sestavljeno iz atomov – predstavlja le delček tistega, kar naj bi dejansko obstajalo. Astronomi že desetletja opažajo, da se galaksije in zvezde gibljejo tako, kot da nanje gravitacijsko vpliva ogromna količina nevidne snovi.
Po današnjih ocenah naj bi temna snov predstavljala približno 85 odstotkov vse snovi v vesolju. Težava je le ena: nihče je še ni neposredno zaznal. Zdaj se je zgodilo nekaj, zaradi česar so fiziki postali pozorni.
En sam skrivnostni trk
V eksperimentu LUX-ZEPLIN oziroma LZ, ki deluje skoraj 1,5 kilometra pod zemljo v nekdanjem rudniku zlata v ameriški Južni Dakoti, so raziskovalci med analizo podatkov odkrili nenavaden dogodek.
Detektor vsebuje več ton izjemno čistega tekočega ksenona in je zasnovan tako, da zazna izredno redke trke delcev. Postavljen je globoko pod površjem, saj ga debela plast kamnine ščiti pred kozmičnimi žarki in drugimi motnjami, ki bi lahko ustvarjale lažne signale.
Znanstveniki med drugim iščejo hipotetične delce WIMP – šibko interagirajoče masivne delce, ki že dolgo veljajo za enega od možnih kandidatov za temno snov.
Ideja je preprosta: če skozi Zemljo in detektor potuje delec temne snovi ter zadene jedro atoma ksenona, bi se to jedro zaradi trka premaknilo. Izjemno občutljivi instrumenti bi lahko zaznali majhen blisk svetlobe in sproščene elektrone. In nekaj takšnega so raziskovalci zdaj opazili.
Po vseh preverjanjih je ostal
Raziskovalci so analizirali 220 dni meritev, zbranih med marcem 2023 in aprilom 2024. Med množico dogodkov je njihovo pozornost pritegnil eden z energijo približno 248 kiloelektronvoltov.
Posebnost eksperimenta je način, s katerim preprečujejo, da bi želja po odkritju vplivala na analizo. V podatke namenoma vnesejo umetne dogodke, ki so podobni signalom temne snovi. Raziskovalci med analizo ne vedo, kateri dogodki so pravi in kateri lažni.
Šele ko določijo vsa pravila analize, umetne signale odstranijo.
Tokrat je po tem postopku ostal en sam nenavaden dogodek.
To seveda še zdaleč ne pomeni, da so našli temno snov. Toda dogodka za zdaj niso mogli zadovoljivo pojasniti z znanimi procesi, obenem pa njegove značilnosti ustrezajo nekaterim scenarijem, ki jih fiziki pričakujejo pri trku temne snovi z običajno snovjo.
Delec bi bil lahko izjemno težak
Če je signal res povzročil delec temne snovi, bi bil ta precej težak. Po ocenah raziskovalcev bi moral imeti maso najmanj okoli 200 GeV/c², kar je več kot dvestokrat toliko kot proton. Možni so tudi precej težji delci.
Takšno odkritje bi bilo pomembno tudi zato, ker bi lahko pokazalo, da se temna snov z običajno snovjo ne odziva povsem tako, kot so predvidevali nekateri dosedanji modeli.
Fiziki bi morali zato morda razširiti način, kako jo iščejo.
Zakaj znanstveniki še ne odpirajo šampanjca
Pri tako velikem odkritju je previdnost nujna. Statistična pomembnost sedanjega rezultata je približno 2,6 sigma. To je zanimivo, vendar daleč od ravni, pri kateri fiziki govorijo o odkritju.
V fiziki delcev je zlati standard praviloma pet sigma. Šele takrat je verjetnost, da je rezultat zgolj posledica statističnega naključja, izjemno majhna – približno ena proti 3,5 milijona.
Samuel Eriksen z Univerze v Bristolu, prvi avtor raziskave, zato poudarja, da znanstveniki ne trdijo, da so odkrili temno snov. Govorijo o zanimivem dogodku, ki ga je treba preveriti z novimi meritvami. In prav te bodo odločilne.
Če se zgodi še enkrat, bo postalo zelo zanimivo
Detektor LZ še naprej deluje in zbira podatke. Če bodo raziskovalci v prihodnjih meritvah našli več podobnih dogodkov, bi lahko statistična prepričljivost signala hitro narasla.
Če jih ne bo, se utegne sedanji dogodek izkazati za izjemno redek pojav iz ozadja, ki ga znanstveniki še ne razumejo.
Toda če bi se signal ponavljal in bi raziskovalci lahko dokazali, da ga res povzročajo delci temne snovi, bi bile posledice ogromne.
Temno snov so znanstveniki doslej poznali predvsem po njenih gravitacijskih učinkih. Vidijo, kaj počne, ne vedo pa, kaj je. Neposredna zaznava njenega delca bi zato odprla povsem novo poglavje fizike in nam prvič omogočila raziskovanje snovi, ki naj bi sestavljala večino snovi v vesolju.
Morda je torej globoko pod nekdanjim rudnikom zlata v Južni Dakoti detektor ujel le nenavadno statistično naključje. Morda pa je zabeležil prvi droben dotik nevidnega vesolja, ki nas obdaja že od začetka časa.
Prva stran dneva
Dnevni izbor najpomembnejših zgodb doma in po svetu, dostavljen neposredno v vaš e-poštni nabiralnik.
