Anomália a hegy gyomrában

Az univerzum történetének első tízmilliárd évét a sötét anyag uralta, majd a sötét energia vette át a főszerepet és gyorsította fel a világegyetem tágulását. A sötét anyag létezésére a kutatók először a galaxisok mozgásából következtettek. 1933-ban Fritz Zwicky az egyik galaxishalmazt vizsgálva ismerte fel, hogy túl kevés a látható anyag a halmaz együtt tartásához. Az amerikai csillagásznő, Vera Rubin az 1970-es évek elején igazolta a sötét anyag jelenlétét. Kimutatta, hogy a galaxisokban a csillagok úgy járják körbe a centrumot, hogy eközben keringési sebességük nem függ a galaxis középpontjától mért távolságtól. Ilyen sebességeloszlást azonban csak olyan tömegeloszlás hozhat létre, ami áthatja az egész galaxist, ám ez a tömeg láthatatlan a műszereinkkel, ezért nevezte el Vera Rubin sötét anyagnak.

Az ember nem nyugodott bele, hogy nem látja azt, ami sokkal nagyobb tömegű a látható anyagnál, ezért a világ különböző pontjain épültek a kimutatást segítő speciális berendezések. Dél-Koreában mélyen a felszín alatt született meg a KIMS (Korea Invisible Mass Search, láthatatlan anyag keresése Koreában) kísérlet. Sötét anyagot kereső eszköz épült az Egyesült Államokban, illetve a Nemzetközi Űrállomásra is került a különleges matéria esetleges kimutatására alkalmas berendezés.

2017-ben helyezték üzembe az olaszországi Gran Sassó-i Nemzeti Laboratóriumot, aminek a büszkesége az 1400 méterrel a föld alatt, bunkerszerű termekben felépített Xenon–1T detektor. A világ legérzékenyebb sötétanyag-detektoraként emlegetett eszköz három emelet magas, hengeres fémtartálynak látszik. Ennek a belsejében van a két tonna folyékony xenonnal körülvett érzékelő. A műszer a folyékony xenon részecskéi között fellépő kölcsönhatások nyomán létrejövő apró fényfelvillanásokat detektálja. Elvileg akkor érzékelhetők fényfelvillanások a xenonban, amikor a sötét anyagot alkotó úgynevezett gyengén kölcsönható nagy tömegű részecskék kölcsönhatásba lépnek vele. A sötét anyagot kereső tudósok szokatlan eseményeket észleltek. A kísérletek előtt gondosan megbecsülték a háttér­események számát. Amikor a mért adatokat összehasonlították az előzetesen várttal, szokatlan eltérést észleltek. Előzetesen 232 felvillanásra számítottak, ehelyett összesen 285-öt tapasztaltak. Honnan származik a többlet? Egy éven át keresték a hibát, de mivel nem találtak, bejelentették a felfedezést.

– A kutatók nem állítják, hogy megtalálták a sötét anyagot. Ehelyett azt mondják, hogy olyan eseményeket figyeltek meg, amelyek forrása nem teljesen ismert. Elképzelhető, hogy bár próbáltak a lehető legnagyobb tisztaságú nemesgázzal dolgozni, némi trícium (a hidrogén egy protonból és két neutronból álló változata) bekerülhetett, s ez okozza a nem várt jeleket. De jelezheti egy új, eddig csak feltételezett részecske létezését – tájékoztatott Horváth Dezső részecskefizikus. A Wigner Fizikai Kutatóközpont professor emeritusa szerint a sötét anyag nehéz és könnyű részecskéből egyaránt állhat. A nehéz részecske a proton tömegének akár kétezerszerese, míg a könnyű részecske az elektron tömegének század-, ezredrésze lehet. Az utóbbi semleges részecskét szokták axionként emlegetni. A fizikus szerint az olaszországi mérési eltérés jelentheti egy új részecske felfedezését, ami akár az axion is lehet, de azt senki sem jelentheti ki, hogy biztosan a sötét anyagra akadtunk. A mérések finomítása – tovább növelik a xenon mennyiségét – erősítheti vagy cáfolhatja a feltevést.