Vedci sú možno o niečo bližšie k pochopeniu tmavej hmoty

Frédérique Hazéová

Tmavá hmota predstavuje jednu z najväčších záhad vesmíru. Vieme síce, že tvorí zhruba štvrtinu jeho energie, odkiaľ však pochádza, ako vzniká a čím je tvorená? Aj to sú otázky, nad ktorými si fyzici už dlhé roky lámu hlavy.

Vedci sú možno o niečo bližšie k pochopeniu tmavej hmoty

Detektor AMS je nainštalovaný priamo na medzinárodnej vesmírnej stanici. Foto: NASA/Ronald Garan

Pomenovanie tmavá hmota vychádza z jednoduchého faktu – táto hmota neodráža, ani nevyžaruje svetlo, kvôli čomu ju za pomoci teleskopov nedokážeme zaznamenať. Vedci tmavú hmotu objavili čisto teoretickými spôsobmi, na základe jej gravitačných účinkov. Tie boli zatiaľ aj jej jediným prejavom, ktorý vedci objavili.

Najnovšie výsledky experimentu AMS však naznačujú, že by sa situácia mohla v blízkej budúcnosti zmeniť. Ako to však v skúmaní podstaty nášho vesmíru často býva, nič ešte nie je isté.

Nezvyčajné pomery častíc
AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) je časticový detektor, ktorý je ako jediný veľký experiment z časticovej fyziky umiestnený na palube medzinárodnej vesmírnej stanice ISS. Detektor pozostáva z piatich subdetektorov, z ktorých každý poskytuje trocha inú informáciu o prelietavajúcich časticiach kozmického žiarenia. Spolu dokážu identifikovať rôzne častice (ich náboje aj hmotnosti) a tiež zmerať ich smer a energiu.

„Dôležité a rozhodujúce je, že AMS dokáže odlíšiť častice od antičastíc pomocou silného magnetického poľa,“ vysvetľuje teoretický fyzik Ivan Melo z Elektrotechnickej fakulty Žilinskej univerzity. „Pozitrón má opačný náboj ako elektrón, podobne je to s antiprotónom a protónom, pričom častice s opačným nábojom sa v magnetickom poli zatočia na opačné strany.“

Počas prvých štyroch rokov zozbieral AMS viac ako 60 miliárd udalostí kozmického žiarenia. Aj na základe týchto pozorovaní zverejnili vedci už pred dvoma rokmi nečakané výsledky merania zlomku pozitrónov, ktorý vyjadruje pomer počtu pozitrónov a ich súčtu s elektrónmi. Pozitróny sú totiž antičasticou elektrónov a v kozmickom žiarení je ich podstatne menej.

„S rastúcou energiou by mal zlomok pozitrónov podľa doterajších vedomostí klesať. AMS však zatiaľ najjasnejšie zo všetkých experimentov ukázal, že tento zlomok rastie od energie 8 GeV (gigaelektrónvoltov, pozn. red.) a dosahuje maximum pri energii približne 275 GeV,“ uvádza Ivan Melo. To dokazuje, že vo vesmíre zrejme existujú nové zdroje týchto častíc.

Kľúčovou otázkou, ktorú výsledky nastolili, a ktorá fyzikov aj v budúcnosti ešte potrápi, je, kde sa tento rast zlomku vzal. „Najzaujímavejšia možnosť je nepochybne tá, že ide o signál tmavej hmoty, ktorej častice vo vzájomných zrážkach anihilujú na elektróny a pozitróny,“ hovorí Ivan Melo. To však nie je jediné vysvetlenie. Za nameraným pozitrónovým zlomkom by mohli byť aj astrofyzikálne zdroje, ako sú pulzary či supernovy.

Nové výsledky teóriu posúvajú
Najnovšie výsledky, ktoré vedci z AMS kolaborácie minulý týždeň odprezentovali v CERN-e, sú v istom zmysle podobné tým predchádzajúcim, týkajú sa však zlomku iných častíc – protónov a antiprotónov.

„Tento zlomok na rozdiel od toho pozitrónového nemá významné astrofyzikálne zdroje ako sú pulzary či supernovy,“ vysvetľuje Melo. „Ak by sa teda antiprotónový zlomok správal podobne ako pozitrónový, bolo by oveľa pravdepodobnejšie, že je za tým tmavá hmota.“

Na prvý pohľad tak najnovšie zistenia naozaj vyzerajú. „Nevidieť síce rast zlomku spolu s energiou, ale ani očakávaný výrazný pokles,“ upresňuje Melo.
Tvrdiť, že je za tým určite tmavá hmota však zatiaľ nemôžeme. Vedci ešte nemajú dosť údajov a zatiaľ sú možné aj alternatívne vysvetlenia.

Pozorovania sa tiež musia v budúcnosti overiť aj pomocou iných experimentov, ako je napríklad Veľký hadrónový urýchľovač. AMS zatiaľ naberá ďalšie údaje a skúma správanie ďalších častíc kozmického žiarenia, aby vedci pochopili zdroj tejto nečakanej zmeny.

Zistenia sú každopádne veľmi dôležité, pretože menia doterajšie predstavy o zdrojoch a šírení kozmického žiarenia. „Každá teória sa teraz musí s výsledkami popasovať. Napríklad aj teórie tmavej hmoty začínajú byť týmito zisteniami riadne testované - mnohé ich pekne vysvetľujú a ich parametre sú nimi ohraničené, iné však majú problém,“ dodáva Melo.

Odporučiť e-mailom

Komentáre

Prihláste sa na odber noviniek zo sveta vedy priamo do Vášho e-mailu

* povinné polia