Lázár, Olimpia
-2 °C
3 °C

Áttörés jöhet a sötét anyag kutatásában

2013.02.19. 09:37

A végső választ még nem tartalmazza majd, de fontos lépés lesz az univerzum titkainak megértésében az a tanulmány, amit a Nemzetközi Űrállomásra (ISS) kihelyezett, a sötét anyag létét kutató szerkezet adatai alapján állítottak össze a projekten dolgozó szakemberek. A sötét anyag az a csillagászati eszközökkel észlelhetetlen és láthatatlan anyagfajta, ami a látható anyagnál hatszor gyakrabban fordul elő az univerzumban, így a világmindenség össztömegének nagyjából 25 százalékát adja (a látható anyag 4 százalék, a legnagyobb szeletet a sötét energia teszi ki a maga 70 százalékával). Létezésére eddig csak közvetett bizonyítékok léteznek, például a gravitációs lencsehatás, de sötét anyag részecskét befogni, vagy a jelenlétére utaló jelenséget mérni eddig még nem sikerült.

Egyes feltételezések szerint a sötét anyagot úgynevezett WIMP, vagyis gyengén kölcsönható nehéz elemi részecskék alkotják, olyan elemi részecskék, akik egyben saját maguk antianyag részecskéi is. Amikor egy anyag és egy antianyag-részecske találkozik, kioltják egymást, így tehát ha két WIMP találkozik, megsemmisítik egymást, és a kölcsönhatás során új részecskék keletkeznek: egy elektron, és annak antianyag párja, a pozitron.

Az Alfa-mágneses spektrométer nevű berendezés egy részecskekutató eszköz, ami a kozmikus sugárzás mérésével képes érzékelni a sötét anyag megsemmisülésekor keletkező pozitronokat és elektronokat. A kétmilliárd dollárt érő gépet még 2011 májusában állították üzembe az ISS fedélzetén, és azóta 25 milliárd eseményt figyelt meg, ebből 8 milliárd volt elektronokhoz és pozitronokhoz köthető. Az első tanulmány az egyes típusok gyakoriságát és energiaszintjét írja majd le, mondta el a space.comnak nyilatkozva Samuel Ting, az MIT fizikusa, az AMS-kísérlet vezető kutatója.

Ting szerint a tanulmány fontosságát jól jelzi, hogy a szöveget harmincszor módosították, mire végre mindenki elégedett volt a benne foglaltakkal. A részecskefizikai tanulmányokat amúgy a Nagy Hadronütköztető (LHC) kísérletei is úgy adják ki, hogy az adott kísérlet összes résztvevője elfogadhatónak tartja. A Higg-bozon-szerű bozon megtalálásáról hírt adó tanulmányok szövegét egy napon keresztül cincálták a szakemberek, mire végre összeállt az a szöveg, amit az együttműködések szóvivői elmondhattak. Az AMS március elején adja majd közre az eredményeket, Ting szerint a munka mindössze egy kis lépés lesz annak megértése felé, hogy mi is az a sötét anyag, a teljes válasz megismerése még várat magára.

A sötét anyag jelenlétére főleg az enged majd következtetni, ha az AMS adatai időnként nagy számban, egy bizonyos energiaszinten megjelenő pozitronokat mutatnak majd, hiszen anyagi párjukból, az elektronból rengeteg van körülöttünk, viszont pozitron keletkezését eredményező folyamatból csak keveset ismerünk. „Az igazi bizonyíték az lenne, ha a pozitronszint emelkedését hirtelen visszaesés követné, és mindez egy jellemző energiaszinten történne” – mondja Michael Turner, a Chicagói Egyetem űrkutatója, aki nem tagja az AMS-kísérlet stábjának.

Lisa Randall, a Harvard Egyetem elméleti fizikusa szerint ezen kívül az is fontos jellemző még, hogy a pozitronok egy bizonyos irányból érkeznek, vagy mindenhonnan, nagyjából egyenlő eloszlásban. A kutatók szerint ugyanis inkább az utóbbi igazolná az elméletek szerint az univerzumban egyenlő eloszlásban megtalálható sötét anyag létét. „Egy halom dolog van, ami a képes a sötét anyaghoz hasonló pozitronforrásként viselkedni, a kísérletek során folyamatosan szem előtt kell tartani a kérdést, hogy vajon valami asztrofizikai forrás ontja magából a megtalált pozitronokat, vagy valóban valami újat találtak” – foglalta össze a kísérletben szintén nem résztvevő Randall a space.com-nak.

A sötét anyag létét és jellemzőit nemcsak az űrben kutatják, az LHC kísérleteinek egy része is erre a kutatásra összpontosít. Az elmúlt években összegyűjtött adatok kiértékelése folyamatos, így igaza lehet azoknak, akik szerint nemcsak az univerzumot kialakító és alkotó elemi részecskék kutatása áll áttörés előtt, de az egyes folyamatok megértésének pontosabb ismerete is egyre közelebb kerül.