Dansul materiei în Univers, pe muzica gravitaţiei, ne arată că materia întunecată este omniprezentă. Din ce este compusă aceasta? Cercetătorii cred că este alcătuită din particule încă nedescoperite. Sub muntele de la Gran Sasso, în Italia, a fost recent inaugurat cel mai performant proiect de cercetare ştiinţifică, denumit XENON1T, care va vâna particulele de materie întunecată.



Stelele din periferia galaxiei noastre ar trebui să aibă viteze mai mici decât cele măsurate, dacă toată materia din galaxie ar fi cea pe care o cunoaştem, adică stele, planete, praf cosmic şi alte obiecte pe care le ştim. Viteza prea mare a acestor stele, precum şi alte fenomene din Univers, un dans al materiei sub influenţa gravitaţiei, i-a convins pe oamenii de ştiinţă ca în Univers trebuie să existe o formă de materie necunoscută. Aceasta exercită atracţie gravitaţională asupra materiei normale, dar nu interacţionează cu aceasta prin celelalte forţe cunoscute: electromagnetică, nucleară tare şi slabă. Această formă de materie a fost botezată materie întunecată şi se crede că este de circa 5 ori mai multă decât materia normală.

Cercetătorii caută să descopere de mulţi ani din ce anume este alcătuită. Nu este deloc uşor, tocmai datorită faptului că acest gen de materie nu interacţionează cu restul materiei prin forţe cunoscute. Speranţa cercetătorilor este ca totuşi materia întunecată interacţionează, chiar dacă extrem de slab şi prin forţe încă necunoscute, cu restul materiei. Dacă este într-adevăr aşa, atunci avem şanse să o “prindem în capcană” cât de curând.

Materia întunecată ar putea fi alcătuită din particule încă nedescoperite; s-a estimat că fluxul acestora ar putea să fie destul de mare – circa 100.000 de particule de materie întunecată ar străbate într-o secundă fiecare centimetru pătrat!

Câteva dintre aceste particule ar putea interacţiona cu materia obişnuită, de exemplu cu nucleele atomilor, şi lasă o parte din energie particulelor normale. Această energie ar putea fi observată şi ne-ar putea ajuta să descoperim materia întunecată.

Procesul este însă delicat şi complicat – tocmai datorită faptului că energia lăsată de materia întunecată este extrem de mică (în caz că acest proces are loc) şi în situaţii normale complet acoperită de alte procese, cum ar fi interacţiunea radiaţiei cosmice sau a celei ambientale cu materia.

Pentru a reuşi să măsoare semnalele minuscule generate de materia întunecată cercetătorii au pus la punct experimente foarte sensibile în laboratoare subterane. Printre acestea la loc de cinste se număra laboratorul de sub muntele de la Gran Sasso în Italia. Sub 1.400 metri de piatră este un laborator subteran, unul dintre cele mai mari din lume, unde recent a fost inaugurat proiectul XENON1T, care este cel mai sensibil experiment care vânează materia întunecată.

XENON1T reprezintă o colaborare între 21 de institute de cercetare şi universităţi din mai multe ţări. Acestea au construit un aparat bazat pe Xenon lichid, care funcţionează la temperatura de -95 C (cea de lichefiere a Xenonului). 3.500 de kg de xenon lichid sunt puse într-un recipient umplut cu apă cu diametrul de 10 metri, care are scopul de a absorbi radiaţia care provine de la mediul înconjurător.

Toate materialele din care este construit aparatul au fost selecţionate cu mare grijă, tocmai pentru a se evita folosirea acelor materiale care erau radioactive. Ca o curiozitate, orice material din mediul înconjurător are o anumită radioactivitate – de obicei aceasta este mică şi nu ne afectează în viaţa de zi cu zi. Când însă vrem să efectuăm un experiment extrem de sensibil, devine o problemă şi trebuie selecţionate sau fabricate doar acele materiale cu un nivel de radiaţie emisă sub o anumită limită.

Semnalele lăsate de eventualele interacţiuni ale particulelor de materie întunecată cu atomii de xenon în aparatul XENON1T vor fi citite cu ajutorul a 248 detectoare de fotoni care reuşesc să măsoare chiar şi un singur foton.

Primele rezultate vor fi obţinute la începutul lui 2016, iar cele finale în următorii doi ani. Poate vom reuşi cu ajutorul acestui experiment să facem un pas important spre înţelegerea materiei întunecate şi a rolului pe care îl joacă aceasta în mecanismul funcţionării Universului.