VIDEO: Hledání nepolapitelné temné hmoty

Mnozí pokládají existenci temné hmoty za chybějící článek na cestě za úplným pochopením makrokosmických jevů. I přesto, že ji nikdo nedokázal izolovat, blíže zkoumat ani zaměřit, vědci po desetiletí zaplňovali mezery svých teorií právě onou mystickou hmotou v očekávání, že následující generace výzkumníků potvrdí jejich domněnky. Nyní se ale zdá, že by mohl být největší objev moderní fyziky na spadnutí.

Na počátku třicátých let 20. století na existenci záhadné hmoty nezávisle na sobě upozornili astronomové Jan Oort a Fritz Zwicky, přičemž jí přiřkli původ nesrovnalostí mezi teoretickou a faktickou odchylkou rotace zkoumaných galaxií. Díky nepozorovatelnosti jevu v běžně zkoumaných spektrech vědci opřeli svou teorii o jinak nevysvětlitelné výchylky v gravitačním poli bez vedlejších projevů v elektromagnetickém spektru. Z pohledu dnešní fyziky totiž galaxie při své rotaci nemají dostatečně silné gravitační pole na to, aby se všechny hvězdokupy, planety a mlhoviny udržely pohromadě. Přítomnost látky, která nepodléhá dosavadním fyzikálním zákonům je tak více než pravděpodobná.

cern
Pohled na urychlovače částic CERN

Vodítkem k nalezení temné hmoty by mohl být urychlovač CERNu hluboko pod Ženevským jezerem. Jedno z nejdražších výzkumných zařízení v historii lidstva sice primárně simuluje podmínky, které panovaly u samotného zrodu vesmíru, temná hmota by ale mohla být vedlejším produktem protonových srážek. Špičková měřicí zařízení umístěná ve srážkových zónách sice přinesla mnoho nových poznatků z okamžiků těsně po vzniku našeho vesmíru, potvrdit existenci temné hmoty se jim ale stále nepodařilo.

Za tímto účelem vznikla po celém světě specializovaná zařízení, která čekají na náhodný kontakt s částicí temné hmoty. Experimentálních proudů snažících se o potvrzení dlouhodobých hypotéz je hned několik. Nejrozšířenější metodou je ale WIMP, který zkoumá miniaturní interakce mezi hmotnými částicemi, jakékoliv nesrovnalosti následně zaznamenává a vyhodnocuje je na základě dlouhodobých výsledků.

Hlavním zástupcem tohoto způsobu zkoumání je detektor LUX v americké Jižní Dakotě. Detektor postavený v hlubinách bývalých dolů se snaží maximálně izolovat od všudypřítomného kosmického záření a v srdci izolačních nádrží tak najdeme pouze sensory společně s atomy xenonu. Sebemenší odchylka v dráze elektronů je evidentním vlivem vnějších, dosud nevysvětlených sil, které by měly mít na svědomí částice temné hmoty.

1
Profesor Davide D’Angelo, vedoucí laboratoře Laboratori Nazionali del Gran Sasso

Jiný přístup zvolili v Itálii, kde se v laboratoři Laboratori Nazionali del Gran Sasso poblíž města L’Aquila snaží dosáhnout vytouženého objevu svou vlastní cestou. Obdobně jako v Jižní Dakotě se vědci stáhli více než 1 800 metrů pod zemský povrch, aby odstínili šum, který ve vesmíru přirozeně vzniká. Pod vedením profesora Davide D’Angela tu vznikl experimentální detektor SABRE, který má ambici odvěké fyzikální tajemství jednou provždy rozlousknout.

Srdcem detektoru SABRE je krystal jodidu sodného, který přijímá okolní energii na molekulární úrovni a projevuje se světélkováním. Miniaturní odchylky či prodlevy v intenzitě světelného záření pak D’Angelo měří a porovnává je se standardními hodnotami ve snaze izolovat výkyvy od okolního šumu. Přestože se mu stále nepodařilo potvrdit existenci temné hmoty, věří, že by mělo jeho bádání přinést konkrétní výsledky do několika let za předpokladu, že je metoda, kterou zvolil, správná. „Detekovali jsme temnou hmotu, ale nemůžeme to říct s jistotou,“ říká fyzik Davide D’Angelo. „Všechna pozorování tomu ale nasvědčují. Je to velmi záhadné,“ dodal.

Vědecká obec se ani v teoretické rovině neshoduje na definici temné hmoty. Většina pracovních modelů ale pouze odkazuje na oblasti, odkud by mohly projevy přítomnosti temné hmoty proudit. Nalezení chybějící součástky našeho chápání vesmíru nám sice může být mnoho desetiletí vzdálené. Za pomoci čím dál dokonalejších měřicích přístrojů a odhodlání předních odborníků, je ale zdárné nalezení pouze otázkou času.

Faktické objevení temné hmoty nepředstavuje pouze zásadní zlom v chápaní mikrokosmické fyziky, ale rozkryje mnohá tajemství, která doceníme při expanzi lidského druhu za hranice zemské atmosféry. Takový objev také doplní mezery v naší představě o historii našeho vesmíru, jeho rozpínání a pohybu galaxií. To, že se z objevitele stane horký kandidát na Nobelovu cenu, je tak jen třešničkou na dortu.

Více se o honu za objevením temné hmoty Davide D’Angela a jeho týmu můžete dozvědět v přiloženém videu.

Témata:

Doporučujeme

Další
Písek získává náskok díky spolupráci se zahraničím