Největší detektor temné hmoty zachytil záhadný signál, který by mohl být prvním přímým důkazem neviditelné substance

Temná hmota, neviditelná substance, která tvoří přibližně 85 procent veškeré hmoty ve vesmíru, je základní součástí standardního kosmologického modelu. Poskytuje gravitační lepidlo, které drží pohromadě celé galaxie.

Temná hmota, neviditelná substance, která tvoří přibližně 85 procent veškeré hmoty ve vesmíru, je základní součástí standardního kosmologického modelu. Poskytuje gravitační lepidlo, které drží pohromadě celé galaxie. Co přesně temná hmota je – a zda vůbec skutečně existuje – zůstává jednou z největších záhad vědy.

Nyní by bizarní událost, která se odehrála téměř míli pod zemí v největším detektoru temné hmoty na světě, detektoru LZ v Jižní Dakotě, mohla představovat první přímý důkaz této substance. Nebo to může být něco zcela jiného. Ať tak či onak, vědce to mate a zároveň nadchlo. Fyzici provozující experiment LZ Dark Matter Experiment v novém článku, který byl předložen časopisu Physical Review Letters, uvádějí, že jejich detektor zaznamenal ohromující subatomární interakci, která neodpovídá ničemu, co bylo dosud v fyzice zdokumentováno.

Temná hmota je jakýsi duch, který straší v kosmu. Nemůžeme ji vidět, protože nevyzařuje, neabsorbuje ani neodráží světlo a jinak neinteraguje s žádnou běžnou hmotou – kromě gravitace. Její gravitační tah je však patrný po celém vesmíru. Galaxie nejsou dostatečně hmotné, aby se udržely pohromadě vlastní gravitací, takže bez neviditelné přítomnosti něčeho s neuvěřitelnou hmotností by se samotné oblasti, které definují vesmír a které nazýváme domovem, rozletěly. Existuje nespočet kandidátů na to, co temná hmota je, ale převládající teorie říká, že je tvořena slabě interagujícími hmotnými částicemi neboli WIMP. Tyto částice jsou stokrát hmotnější než proton, ale mají tak slabou jadernou sílu, že neinteragují s běžnými částicemi. Detektor LZ je navržen tak, aby tyto interakce našel. Jedná se v podstatě o nádrž naplněnou sedmi tunami kapalného xenonu, umístěnou 1 480 metrů pod zemí v bývalém zlatém dole, kde je chráněna před kosmickým zářením.

Po letech zkoumání dat shromážděných detektorem fyzici zjistili pozoruhodnou interakci, která se odehrála v roce 2023. Něco, co zatím nevíme co, narazilo do částice xenonu a vyvolalo záblesk světla. Pokud to byla temná hmota, vyprodukovala více energie, než předpovídají tradiční modely WIMP. Vědci uvádějí, že pravděpodobnost, že detekce je náhodná, je asi jedna ku 400. Vědecké objevy však musí splňovat alespoň pěti sigma práh, což znamená, že pravděpodobnost náhody by měla být zhruba jedna ku 3,5 milionu.

Přesto jsou fyzici naprosto nadšeni. I když tato událost sama o sobě není „kouřící zbraní“, online se připojují další, větší detektory temné hmoty, jako je čínský experiment PandaX a italský XENONnT, které by měly být schopny hledat stejný typ vysokoenergetických událostí. Elena Aprile, fyzička z Columbia University a mluvčí experimentu XENON, uvedla, že nezávislá studie s „blind analysis“ může potvrdit nebo vyvrátit tvrzení detektoru LZ.