Του Κώστα Δεληγιάννη
Το «πράσινο φως» για να ξεκινήσουν οι μετρήσεις το 2020, οι οποίες ίσως βοηθήσουν να εξιχνιασθεί το «μυστήριο» της σκοτεινής ύλης, έδωσε η απόφαση του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας να εγκρίνει τον προϋπολογισμό και το χρονοδιάγραμμα κατασκευής του ανιχνευτή LUX-ZEPLIN (LZ).
Ο LUX-ZEPLIN θα έχει 100πλάσια ευαισθησία από οποιονδήποτε άλλο ανάλογο ανιχνευτή που υπήρξε στο παρελθόν, με σκοπό να αναζητήσει ίχνη από ένα υποθετικό είδος σωματίων που ονομάζονται «ασθενώς αλληλεπιδρώντα βαρέων σωματιδίων» (WIMP). Καθώς τα WIMP θεωρούνται ένα από τα βασικότερα υποψήφια «συστατικά» της σκοτεινής ύλης, αν τυχόν εντοπισθούν από τον ανιχνευτή, τότε θα έχει εξηγηθεί η φύση αυτού του «εξωτικού» υλικού που κατακλύζει το σύμπαν.
Αν και η σκοτεινή ύλη αναλογεί στο 85% περίπου της ύλης στο σύμπαν, επειδή δεν εκπέμπει ούτε απορροφά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως για παράδειγμα φως, είναι δύσκολο να εντοπισθεί. 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.
Ο ανιχνευτής θα εγκατασταθεί στην Υπόγεια Ερευνητική Εγκατάσταση του Σάνφορντ στο Σαν Ντιέγκο, η οποία πήρε τη θέση ενός παλιού χρυσωρυχείου, σε βάθος σχεδόν 1.500 μέτρων. Ο λόγος είναι πως το υπερκείμενο στρώμα βράχων και χώματος θα λειτουργεί ως «ασπίδα», απορροφώντας τις κοσμικές ακτίνες ώστε να μην επηρεάζουν τις μετρήσεις του.
Εκεί, για την ανίχνευση των WIMP, η διάταξη θα περιλαμβάνει ένα θάλαμο 10 κυβικών μέτρων από υγροποιημένο ξένο, ένα από τα πιο σπάνια στοιχεία στον πλανήτη. «Μέχρι σήμερα δεν έχει εντοπισθεί κανένα πειστικό “ίχνος” αλληλεπίδρασης σκοτεινής ύλης με συμβατική ύλη, γεγονός που κάνει το πείραμα LZ πιο σημαντικό από ποτέ», σημειώνει στην ιστοσελίδα του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Berkeley ο Μέρντοκ Γκίλχριζ, φυσικός και διευθυντής του πρότζεκτ.
Εκτός από το αμερικανικό εργαστήριο, στο πρότζεκτ συμμετέχουν αρκετά ακόμη αμερικανικά και ευρωπαϊκά ιδρύματα, όπως το Εργαστήριο Εθνικού Επιταχυντή Fermi και το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. «Η φύση της σκοτεινής ύλης αποτελεί ένα από πιο περίπλοκα μυστήρια της σύγχρονης επιστήμης», αναφέρει ο Χάρι Νέλσον, φυσικός και εκπρόσωπος Τύπου του πειράματος.
«Όπως η επιστήμη διαλεύκανε τη φύση της συμβατικής ύλης –ξεκινώντας από τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων και τα υποατομικά σωματίδια, και καταλήγοντας πιο πρόσφατα στην ανακάλυψη του μποζονίου Higgs– το πρότζεκτ LZ θα έχει πρωταγωνιστικό ρόλο στον έλεγχο μίας από τις πλέον υποσχόμενες υποθέσεις για τη φύση της σκοτεινής ύλης», προσθέτει.
Το πρότζεκτ πήρε το όνομά του από δύο προγενέστερα πειράματα ανίχνευσης της σκοτεινής ύλης, το LUX (Large Underground Xenon experiment) και το ZEPLIN (ZonEd Proportional scintillation in Liquid Noble gases experiment).
