Tajemná temná hmota – začíná ohromné podzemní pátrání

V bývalém zlatém dole zhruba míli (cca 1,6 kilometru) pod zemí v titanové nádrži plné zkapalněného vzácného plynu zahájili vědci pátrání po něčem, co doposud nebylo možné nalézt: temná hmota.

Co tvoří prostor v němž žijeme?

Vědci jsou si poměrně jistí, že tato neviditelná látka tvoří většinu hmoty vesmíru, a tvrdí, že bychom tu bez ní nemohli být; netuší ovše, co je přesně zač. Závod k rozluštění této záhady přivedl jeden tým do hlubin pod městečko Lead v Jižní Dakotě. Otázka pro vědce je jednoduchá, říká Kevin Lesko, fyzik z Národní laboratoře Lawrence Berkeleyho. „Co tvoří prostor, v němž žiji? Momentálně 95 procent z toho je záhadou,“ říká Lesko.

Odhalí temná hmota svojí existenci?

Myšlenka v pozadí výzkumu je, že míle hlíny a kamene, ohromná nádrž a v té ještě jedna vyrobená z nejčistšího titanu na světě odstíní téměř všechno kosmické záření a částice, které kolem nás, a skrz nás, poletují každý den. Vědci ale věří, že částice, které si nazvali temná hmota, všechny tyhle překážky překoná a vletí do kádě s kapalným xenonem ve vnitřní nádrži, narazí do xenonového jádra jako dvě koule při kulečníku, a při tom odhalí svoji existenci světelným zábleskem zachyceným zařízením, které se nazývá „komora pro promítání času“.

Vědci oznámili, že pětiletý výzkum za 60 milionů dolarů (v přepočtu cca 1,45 miliardy korun) začal před dvěma měsíci po odkladu, který způsobila pandemie covidu-19. Doposud zařízení nenalezlo nic; alespoň ne žádnou temnou hmotu. To je podle vědců v pořádku. Vypadá to, že vybavení úspěšně filtruje většinu záření, které vědci chtějí blokovat. „Při pátrání po této velmi vzácné interakci je nutným prvním krokem zbavit se všech běžných zdrojů záření, které by narušilo experiment,“ uvedl fyzik z Marylandské univerzity Carter Hall.

Jen pár letmých stop ročně

Pokud jsou všechny výpočty a teorie správné, předpokládají vědci, že spatří jen několik letmých stop temné hmoty ročně. Tým 250 výzkumníků ale odhaduje, že v příštích několika letech nasbírají 20krát tolik dat. Ve chvíli, kdy tento experiment skončí, bude šance na nalezení temné hmoty pomocí tohoto přístroje „nejspíš méně než 50 procent, ale více než deset procent,“ řekl Hugh Lippincott, fyzik a mluvčí experimentu nazvaného LUX-ZEPLIN.

A i když to má daleko k jistotě, „potřebujete trochu nadšení,“ řekl Lesko. „Člověk se nepouští do vzácného fyzikálního výzkumu bez naděje, že něco najde,“ dodal.

Výzkumníci procházející starým důlním tunelem
Výzkumníci procházející starým důlním tunelem

Doprava vědců do podzemí

Vědce do prostoru Sanfordského podzemního výzkumného zařízení dopravují zdvihací plošiny s 30. let minulého století. Desetiminutový sestup končí v tunelu se studenými stěnami pokrytými pletivem. Stará zatuchlá důlní chodba ale vede do moderní laboratoře, kde jsou špína a kontaminace nepřítelem. Při vstupu je třeba vyměnit si helmu za jinou, čistší, a přes ochrannou obuv s kovovou špičkou si natáhnout dvě ochranné vrstvy.

Kryostat – srdce experimentu

Srdcem experimentu je ohromný kryostat. Podle vrchního technika Jeffa Cherwinky je navržený jako „termoska“ vyrobená z čistého titanu navržená tak, aby udržela kapalný xenon uvnitř chladný a maximálně odstínila vnější záření. Xenon umožňuje výzkumníkům snadněji pozorovat, když se něco srazí s jeho jádrem.

Tentýž tým vědců na tomto místě prováděl podobný, menší experiment již před lety. Po neúspěchu usoudil, že musí rozšířit jeho kapacitu. Podobný velký experiment právě provádí konkurenční tým v Itálii; zatím ale neoznámil žádné výsledky.

Temná hmota – pochopení vesmíru

Vědci se snaží pochopit, proč vesmír není takový, jakým se zdá být. Částí tohoto tajemství je temná hmota, která tvoří zdaleka nejvíce hmoty ve vesmíru. Astronomové ví o její existenci díky zkoumání hvězd a jiné běžné hmoty v galaxiích, u nichž usuzují, že nemají dostatek gravitace na to, aby držely pohromadě. Kdyby neexistovalo nic jiného, galaxie by se „rychle rozletěly“, říká jeden z výzkumníků Aaron Manalaysay, který dodal, že „je v podstatě nemožné chápat vývoj vesmíru bez temné hmoty“.

Takže ačkoliv o existenci temné hmoty je jen málo pochybností, její podstata je velmi neznámá. Experiment LUX-ZEPLIN by ji mohl odhalit v případě, že její existence souvisí s takzvanými slabě interagujícími hmotnými částicemi (anglická zkratka WIMPs), které v současnosti představují nejpravděpodobnější řešení problému temné hmoty.

Detektor temné hmoty
Detektor temné hmoty

Temná hmota

Temná hmota (či skrytá hmota nebo též skrytá látka) je označení hypotetické formy hmoty, jejíž existence by vysvětlovala nesrovnalosti mezi některými skutečně pozorovanými a vypočítanými hodnotami z modelů. O povaze chybějící hmoty existuje množství teorií, většina z nich se shoduje na faktu, že ji lze ve vesmíru pozorovat jen díky jejímu gravitačnímu vlivu na okolní objekty tvořené běžnou „svítící“ hmotou, ale neemituje elektromagnetické záření. Odtud tedy pochází její označení jako temná hmota.

O chybějící hmotě referoval už v roce 1932 Jan Oort a roku 1933 švýcarsko-americký astronom Fritz Zwicky, na základě nesrovnalosti při studiu rotací galaxií. Na rozdíl od temné energie není temná hmota rozložena v prostoru rovnoměrně. Díky přitažlivé gravitaci tvoří shluky podobně jako viditelná hmota, která je k těmto shlukům také přitahována. Některé novější výzkumy ukazují, že by temná hmota přece jen mohla mít vliv na elektromagnetické záření přítomné ve vesmíru – na polarizaci mikrovlnného pozadí.

Podle posledních měření (reliktního záření a dle teorie velkého třesku) je nyní ve vesmíru temné hmoty kolem 23 %, zatímco nám známá baryonová hmota, z níž je složena většina objektů, které můžeme přímo či nepřímo pozorovat, má tvořit jen 4,8 % (ovšem skutečně pozorované jsou ovšem jen zhruba 2/3 této baryonové hmoty). Zbytek vesmíru,tedy 73 %, tudíž naprosto největší část, tvoří takzvaná temná energie. Předpokládá se ale, že v počátečních fázích vesmíru byl poměr zcela jiný.

AN
Zdroje a obrázky: ap; remix nasa

AzaNoviny

X-Magazín A-A

2 komentáře: „Tajemná temná hmota – začíná ohromné podzemní pátrání

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..