Άκαρπες αποδείχθηκαν οι προσπάθειες ενός από τους πιο ευαίσθητους ανιχνευτές στον κόσμο, ο οποίος για 20 μήνες «κυνηγούσε» σωματίδια σκοτεινής ύλης από ένα ορυχείο 1.500 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους στη Νότια Ντακότα των ΗΠΑ.
Του Κώστα Δεληγιάννη
Άκαρπες αποδείχθηκαν οι προσπάθειες ενός από τους πιο ευαίσθητους ανιχνευτές στον κόσμο, ο οποίος για 20 μήνες «κυνηγούσε» σωματίδια σκοτεινής ύλης από ένα ορυχείο 1.500 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους στη Νότια Ντακότα των ΗΠΑ.
Ο ανιχνευτής LUX (Large Underground Xenon) στοίχισε 10 εκατομμύρια δολάρια, ενώ περίπου 100 επιστήμονες από 20 και πλέον πανεπιστήμια και ινστιτούτα από όλο τον κόσμο επιβλέπουν τη λειτουργία και παίρνουν μέρος στην ανάλυση των δεδομένων.
Αν και αρκετοί ερευνητές ήταν αρκετά αισιόδοξοι για την πορεία του πειράματος, τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από τον Οκτώβριο του 2014 έως τον Μάιο του 2016 δεν κατέληξαν σε κάποιο θετικό αποτέλεσμα, όπως ανακοινώθηκε σε διεθνές συνέδριο στη Βρετανία με θέμα τη σκοτεινή ύλη.
Παρόλο που η σκοτεινή ύλη αντιστοιχεί στο 85% περίπου της ύλης στο σύμπαν, είναι δύσκολο να εντοπισθεί καθώς δεν εκπέμπει ούτε απορροφά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως για παράδειγμα φως. Ωστόσο, η παρουσία της «προδίδεται» από την επίδραση που ασκεί μέσω της βαρύτητάς της στη συμβατική ύλη και σε κοσμικές δομές όπως τα σμήνη γαλαξιών, που δεν κινούνται όπως ακριβώς προβλέπει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.
Αυτή η ασυμφωνία θα μπορούσε να οφείλεται στο γεγονός ότι η Γενική Σχετικότητα δεν περιγράφει αξιόπιστα τη βαρύτητα. Ωστόσο, με δεδομένο πως η θεωρία του Άλμπερτ Αϊνστάιν συμφωνεί με τις υπόλοιπες παρατηρήσεις, οι περισσότεροι επιστήμονες υποστηρίζουν πως η αίτια είναι η σκοτεινή ύλη, η οποία αλληλεπιδρά βαρυτικά με τη συμβατική και επηρεάζει την κίνηση των σμηνών γαλαξιών.
Το πείραμα LUX δημιουργήθηκε για να ελέγξει έναν από τους βασικότερους «υποψήφιους» για τη φύση της σκοτεινής ύλης, δηλαδή ένα υποθετικό είδος σωματίων που ονομάζονται «ασθενώς αλληλεπιδρώντα βαρέων σωματιδίων» (WIMP). Έτσι, το βασικό εξάρτημα του ανιχνευτή είναι ένα δοχείο με 368 κιλά υγρού ξένου, στη θερμοκρασία των -101 βαθμών Κελσίου, το οποίο περιβάλλεται από μία δεξαμενή 270 κυβικών μέτρων νερού.
Με βάση τη σχεδίαση του πειράματος, τα WIMP που θα κατέληγαν στο δοχείο θα αντιδρούσαν με τα άτομα ξένου μεταβάλλοντας την τροχιά των ηλεκτρονίων τους, με συνέπεια να αλλάξουν το φορτίο τους. Ωστόσο, τα δεδομένα δεν έδειξαν να συνέβη κάτι τέτοιο στους 20 μήνες λειτουργίας του ανιχνευτή, αφού από την ανάλυση των μετρήσεων από τους αισθητήρες δεν προέκυψαν σήματα που να υποδηλώνουν μεταβολές φορτίου.
Σύμφωνα πάντως με τον Τσαμ Γκχαγκ,, καθηγητή φυσικής και αστρονομίας στο Πανεπιστημιακό Κολέγιο του Λονδίνου ο οποίος συμμετείχε στο LUX, η έκβαση του πειράματος δεν σημαίνει πως ήταν άχρηστο.
«Το αρνητικό αποτέλεσμα είναι σημαντικό, επειδή περιορίζει τα θεωρητικά μοντέλα για την πιθανή φύση της σκοτεινής ύλης, αλλάζοντας επομένως το τοπίο», σημειώνει στην ιστοσελίδα της αγγλικής έκδοσης του περιοδικού Wired.
Την ίδια στιγμή, σε άλλα σημεία του κόσμου, βρίσκονται σε εξέλιξη αρκετά ακόμη πειράματα για το «κυνήγι» της σκοτεινής ύλης. Ένα από αυτά, το XENON1T, διεξάγεται στη γειτονική Ιταλία, στα έγκατα του βουνού Γκραν Σάσσο, σε ένα παλιό ορυχείου που καλύπτεται από 1.400 μέτρα ορεινού όγκου.
Εκεί, τον περασμένο Νοέμβριο ξεκίνησε να λειτουργεί ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής που κατασκευάστηκε ποτέ, έχοντας 40 φορές μεγαλύτερη ευαισθησία από τον Large Underground Xenon (LUX). Επομένως, πολλαπλασιάζει τις πιθανότητες να καταφέρουν τελικά οι επιστήμονες να ρίξουν «φως» στη σκοτεινή ύλη.