XENON1T
Acum circa un an cercetătorii din cadrul proiectului de cercetare XENON1T de la laboratorul subteran de la Gran Sasso au observat un exces de evenimente care ar fi putut fi datorat materiei întunecate, se zicea pe atunci. Un nou studiu arată că acest rezultat ar putea avea de-a face nu cu materia, ci cu energie întunecată, misterioasa energie care duce la expansiunea accelerată a universului.
Experimentul XENON1T de la Gran Sasso
XENON1T este un detector de particule instalat la laboratorul subteran de la Gran Sasso în Italia, care funcționează având la baza xenon lichid și un detector numit TPC (Time Projection Chamber); în acest detector particulele exotice de materie întunecată, ca urmare a interacțiunii cu materia din detector, ar lasă energie care ar duce la formarea unor semnale electrice care indică prezența materiei întunecate.
Nu este singurul experiment de acest gen de la Gran Sasso, însă este unul dintre cele mai sensibile. Acum circa un an cercetătorii de la XENON1T declarau că au descoperit un număr de evenimente care ar putea indica un semnal datorat materiei întunecate. Acest semnal ar putea avea însă și o altă explicație: de la banale fluctuații statistice la surse din mediu care nu au fost încă identificate. Ar putea însă exista și o altă explicație extrem de exotică: evenimentele să fie datorate nu materiei întunecate, ci energiei întunecate.
Citește și:
• Trei superdetectoare de particule
• Ce tehnici folosim pentru a detecta particule subatomice?
Materia și energia întunecate
Universul, din câte știm la ora actuală, ar fi compus din materie formată din particulele pe care le cunoaștem, cele din modelul standard al fizicii particulelor elementare precum electroni sau quarcuri, doar în proporție de 5%. Restul ar fi materie întunecată (27 %) și energie întunecată (68 %).
Compoziția universului
Materia întunecată, de exemplu, ar duce la o viteză mai mare a stelelor în periferia galaxiilor datorată atracției gravitaționale suplimentare față de cea exercitată de materia normală. Bizara energie întunecată ar fi cea care duce le expansiune accelerată a universului.
Din ce anume sunt formate materia și energia întunecate? Materia întunecată ar putea fi alcătuită din particule pe care încă nu le-am descoperit – care nu fac parte din modelul standard.
Energia întunecată este un adevărat mister: originea acesteia ar putea avea de-a face cu fenomene cuantice sau cu existența unor câmpuri de energie în univers descrise de noi teorii.
Este semnalul văzut de XENON1T datorat materiei întunecate?
Cercetătorii au analizat cu atenție semnalele măsurate de XENON1T și au ajuns la concluzia că ar putea fi datorate unor particule cu masa extrem de mică numite axioni. Totuși, această ipoteza pune o serie de probleme: dacă axioni de acest gen ar exista, modelul stelar ar fi în criză, căci stelele mai masive decât Soarele nu ar evolua așa cum observăm că se întâmplă. Deci nu pare foarte plauzibil ca semnalul experimentului XENON1T să fie datorat acestor particule în teoria propusă. Și atunci?
Energia întunecată în XENOX1T
O nouă ipoteza arată că semnalul experimentului XENON1T ar putea avea de-a face cu energia întunecată. Acest rezultat a fost recent publicat într-un articol în revista Physical Review D. Practic, o a cincea forță (nu una dintre cele patru cunoscute: gravitațională, electromagnetică, nucleară tare și nucleară slabă) ar există în univers – care ar reprezenta și originea energie întunecate.
La distanțe mari aceasta ar avea efecte măsurabile; pe distanțe mici însă (precum cele din sistemul solar de exemplu) aceasta ar fi „ecranată” – un efect dinamic ce „ascunde” a cincea forță, tocmai pentru că nu o observăm. Există un mecanism denumit „chameleon screening” (o ecranare cameleonică) care ar duce la apariția unui semnal în XENON1T asemănător cu cel văzut, care depinde de câmpul magnetic al Soarelui (pentru detecția axionilor).
Pe viitor
În prezent nu avem confirmarea faptului că semnalul detectat de XENON1T are la origine în mod cert materia sau energia întunecate.
Pe viitor însă noi experimente și mai sensibile, precum XENON îmbunătățit, LUX-Zepelin și PandaX-xT ar putea măsura semnale mult mai intense, dacă într-adevăr teoria este cea corectă. Cum vedea în anii care urmează dacă vom înțelege sursa energie întunecate sau, dimpotrivă, va rămâne un mister.
