Tiskane izdaje
Temno snov iščejo v številnih znanstvenih eksperimentih. Nekateri jo skušajo zaznati na Zemljini poti skozi galaksijo, v posebnih detektorjih globoko pod zemljo ali pa iščejo posredne signale temne snovi v vesolju.
V naslednjih letih naj bi o tej skrivnostni snovi izvedeli kaj bolj oprijemljivega. Astronomi poznajo kar nekaj načinov, s katerimi lahko precej natančno izmerijo, koliko temne snovi je tudi v zelo oddaljenih galaksijah.
Ta namreč gravitacijsko vpliva na svetlobo, ki na poti od svojega oddaljenega izvora ne potuje po ravni poti, temveč se ukrivlja kot svetloba na leči.
Kaj sestavlja temno snov, pa ostaja neznanka. Dve neodvisni raziskovalni skupini, ki sta analizirali podatke vesoljskega teleskopa Fermi, sta zdaj prišli do spoznanja, da naj bi imeli delci temne snovi precej večjo maso, kot so domnevali doslej.
Je temna snov res
sestavljena iz težjih delcev?
Raziskovalci z univerze Montpellier, ki jih je vodil Johann Cohen-Tanugi, in skupina z univerze Stockholm, ki sta jo vodila Jan Conrad in Maja Llena Garde, so merili svetlost pritlikavih galaksijah v okolici naše galaksije.
Druga skupina, ki sta jo vodila Alex Geringer-Sameth in Savvas Koushiappas z ameriške univerze Brown, pa je proučevala izbruhe gama žarkov v sedmih galaksijah.
Teleskop Fermi odkriva izbruhe gama žarkov, ki nastajajo ob eksplozijah supernov in ne prodrejo skozi našo atmosfero.
Ti kratkotrajni in siloviti izbruhi lahko v izredno kratkem času sprostijo ogromno energije, precej več, kot je bo oddalo Sonce, preden se bo čez nekaj milijard let sesedlo v pritlikavko. Galaksije so izbrali za opazovanje, ker je v njih ogromno temne snovi.
»Če obstaja temna snov, obstaja tudi anti temna snov, in če prideta v stik, se izničita, pri čemer nastajajo gama žarki. Prav te smo iskali v naši raziskavi,« pravi Koushiappas.
Najprej so izločili gama žarke, ki prihajajo od običajnih virov, kot so pulzarji in supernove. Če bi bila temna snov sestavljena iz lažjih delcev, bi jih morali opaziti, medtem ko je težjih manj in jih tudi redkeje zaznajo, so sklepali astrofiziki.
Obe skupini sta sicer uporabljali različne statistične modele, vendar sta prišli do enakega sklepa. Delci, ki naj bi sestavljali temno snov, imajo maso malce večjo od 40 GeV, se pravi približno 40-kratno maso protona.
»Prepričani smo, da je to doslej najbolj točen približek masi temne snovi,« pravi Koushiappas. Članka obeh raziskovalnih skupin sta objavljena v reviji Physical Review Letters.
In če so delci vendarle nekoliko lažji?
Raziskovalci pri eksperimentu CoGeNT (Coherent Germanium Neutrino Technology) v opuščenem rudniku v Minnesoti so lani poročali, da je po njihovih meritvah masa delcev, ki naj bi sestavljali temno snov, precej manjša: od 7 do 12 GeV.
Zadnje ugotovitve ne pomenijo, da temne snovi morda vendarle ne sestavljajo delci z manjšo maso. Povsem mogoče je namreč, da temna snov razpade na različne vrste delcev.
»Temna snov bi lahko razpadla na delce, ki jih naprave na Fermiju ne morejo zaznati. Druga možnost pa je, da bi se ti delci v mladem vesolju, ki je bilo bolj vroče, gibali hitreje, kar bi pomenilo, da bi jih lahko odkrili tudi okoli 10 GeV,« je prepričan Dan Hooper s Fermilaba.
Ta je namreč lani podatke z vesoljskega teleskopa Fermi uporabil za simulacijo sevanja, ki bi iz središča naše galaksije prihajalo kot temna snov, vendar precej 'lažja'.
»Dobili smo teoretično zelo sprejemljiv model za iskanje temne snovi, toda to še zdaleč ne pomeni, da so s tem izključeni številni drugi,« je za New Scientist povedal Hooper.
Pri dveh zemeljskih detektorjih, ki skušata uloviti temno snov, so namreč napovedovali, da bi lahko imeli delci temne snovi maso med 7 in 20 GeV.
Rezultati obeh skupin se zdijo izredno zanimivi tudi fiziku dr. Juretu Zupanu z ljubljanske fakultete za matematiko in fiziko in Instituta Jožef Stefan.
»Preliminarne rezultate je študentka Llena Garde sicer predstavila lani na konferenci IDM2010 v Montpellieru, tako da se je za te meje na podlagi podatkov iz satelita Fermi vedelo že kar nekaj časa. Zanimive so predvsem zato, ker temno snov omejujejo relativno modelsko neodvisno in so relevantne za velik nabor kandidatov za temno snov. Vsekakor pomeni rezultat pomemben mejnik v našem razumevanju narave temne snovi in se bo prav gotovo zapisal v učbenike.«
Globoko pod površjem našega planeta je kar nekaj detektorjev, ki skušajo neposredno uloviti delce temne snovi iz vesolja. Načini, kako lovijo to tako skrivnostno snov, so različni, uspeh pa vsaj doslej precej skromen, če že ne nikakršen.
Do zdaj so samo pri treh eksperimentih (Cresst II in Dama v Italiji ter Cogent v ZDA) poročali, da so njihovi detektorji zaznali nekaj, kar bi lahko bila sled temne snovi. Vendar s tem niso prepričali večine kolegov.
Sledi nečesa, kar bi
lahko bila temna snov
Pred dvema letoma se je na spletu pojavila informacija, da so pri ameriškem eksperimentu CDMS-II (Cryogenic Dark Matter Search II) odkrili nekaj, kar bi utegnilo biti celo skrivnostna temna snov.
Pol leta zatem so raziskovalci pri eksperimentu Xenon 100, kjer skušajo temno snov uloviti v laboratorijih pod italijanskimi Apenini s precej zmogljivejšim detektorjem, napolnjenim s tekočim ksenonom, sporočili, da niso zaznali nič podobnega.
Ameriški znanstveniki sicer niso trdili, da je detektor v opuščenih rovih rudnika železa v Minnesoti zaznal temno snov. Šibke spremembe temperature na kristalih germanija in silicija, ohlajenih na temperaturo blizu absolutne ničle, bi lahko povzročil kakšen kozmični žarek ali morda razpad radioaktivnih elementov v materialu, ki ga uporabljajo pri eksperimentu.
Iskanje delcev, ki jih fiziki imenujejo WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) in so glavni kandidati za sestavo skrivnostne temne snovi, se nadaljuje.
Doslej ni še nikomur uspelo prepričati strokovnih krogov, da je na pravi sledi tej skrivnostni snovi, ki naj bi sestavljala kar četrtino vesolja. Raziskovalci pri eksperimentu Dama/Libra (Dark Matter Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes) so sicer že pred dobrim desetletjem in potem še leta 2008 sporočili, da so na kristalih natrijevega jodida zaznali šibko interagirajoče masivne delce.
Rita Bernabei z rimske univerze Tor Vergata je še zdaj prepričana, da so bili to delci temne snovi, skozi katero potuje naš planet na svoji poti okoli Sonca. Drugi raziskovalci pravijo, da so tovrstni dokazi prešibki, sicer pa bi v tem primeru delce temne snovi brez dvoma zaznali tudi drugi detektorji.
