Η σκοτεινή ύλη συνεχίζει να είναι «σκοτεινή». Dark-matter hunt fails to find the elusive particles

Physicists begin to embrace alternative explanations for the missing material. Credit: William Attard McCarthy Getty Images

Εδώ η σκοτεινή ύλη, εκεί η σκοτεινή ύλη, πού είναι η σκοτεινή ύλη; Όπως στο γνωστό παιχνίδι του παπά, το «τραπουλόχαρτο» της σκοτεινής ύλης δεν φαίνεται να υπάρχει πουθενά.

Για μια ακόμη φορά, η αναζήτηση των υποθετικών σωματιδίων της σκοτεινής ύλης υπήρξε πλήρως άκαρπη. Τα τελευταία αποτελέσματα του πειράματος ΧΕΝΟΝ1Τ στο Εθνικό Εργαστήριο Γκραν Σάσο της Ιταλίας που διαθέτει τον πιο ευαίσθητο ανιχνευτή σκοτεινής ύλης παγκοσμίως, μόλις ανακοινώθηκαν και αποτελούν…μία από τα ίδια, δηλαδή τίποτε. Εξίσου με άδεια χέρια κατέληξαν και οι Κινέζοι επιστήμονες του πειράματος PandaX, οι οποίοι παράλληλα έκαναν τη δική τους ανακοίνωση.

Εδώ και 30 χρόνια, οι επιστήμονες ψάχνουν τα σωματίδια σκοτεινής ύλης που προβλέπουν μερικές θεωρίες, αλλά σωματίδια δεν βρίσκονται. Έτσι, οι φυσικοί σιγά-σιγά συνειδητοποιούν ότι μάλλον πρέπει να στραφούν σε εναλλακτικές εξηγήσεις πέρα από τα σωματίδια για να ερμηνεύσουν τη φύση της σκοτεινής ύλης, η οποία αποτελεί περίπου το 85% της μάζας του υλικού σύμπαντος και σχεδόν το 27% της συμπαντικής μάζας-ενέργειας (το υπόλοιπο 5% είναι η κανονική ύλη και το 68% η σκοτεινή ενέργεια).

Οι επιστήμονες που εργάζονται στο πείραμα XENON1T αναζητούν απεγνωσμένα σημάδια σκοτεινής ύλης. Scientists working on the XENON1T experiment are searching for signs of dark matter. Credit: XENON Collab

Περισσότερες από δέκα επιστημονικές ομάδες σε διάφορα μέρη του κόσμου έχουν αποτύχει να ανιχνεύσουν τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης. Ούτε οι επίγειοι ούτε οι διαστημικοί ανιχνευτές, ούτε οι επιταχυντές του CERN έχουν βρει το παραμικρό σωματίδιο που να είναι «φορέας» της σκοτεινής ύλης. Η ύπαρξη της οποίας τεκμαίρεται έμμεσα, μέσω των βαρυτικών επιδράσεων που ασκεί στις κινήσεις των γαλαξιών.

Από τη δεκαετία του 1980 η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης έχει γίνει ευρέως αποδεκτή ως η βασική εξήγηση για την αιτία που οι γαλαξίες παραμένουν συγκροτημένοι και δεν «φυλλορροούν» στα εξ ων συνετέθησαν. Πιστεύεται ότι μία αόρατη «άλως» σκοτεινής ύλης περιβάλλει τους γαλαξίες και τους συγκρατεί σε σταθεροποιημένη κατάσταση.

Πώς όμως «ενσαρκώνεται» η σκοτεινή ύλη; Οι φυσικοί έχουν εδώ και δεκαετίες προτείνει την ύπαρξη των «ασθενώς αλληλεπιδρώντων σωματιδίων με μάζα» (WIMPs) ως φορέων της εν λόγω ύλης. Το πρόβλημα είναι ότι κανείς δεν φαίνεται ικανός να βρει αυτά τα WIMPS -και έτσι αυξάνονται όσοι λένε ότι απλούστατα τέτοια σωματίδια δεν υπάρχουν.

«Οι περισσότεροι από εμάς δεν θέλουμε να παραδεχθούμε ότι δεν κατανοούμε πώς δουλεύει το σύμπαν σε βαθύτερο και πιο θεμελιακό επίπεδο», δήλωσε η αστροφυσικός Στέισι ΜακΓκόου του Πανεπιστημίου Case Western Reserve του Κλίβελαντ των ΗΠΑ, σύμφωνα με το «Nature».

Οι φυσικοί δεν θέλουν όμως να πετάξουν το μωρό μαζί με τα απόνερα της μπανιέρας. Με άλλα λόγια, ακόμη κι αν αφήσουν στην άκρη τέτοια «σκοτεινά» σωματίδια ως ανύπαρκτα, δεν θέλουν να θεωρήσουν ως ανύπαρκτη και την ίδια τη σκοτεινή ύλη – απλώς χρειάζονται μια πιο πειστική εξήγηση γι’ αυτήν.

Προς το παρόν, πάντως, μετά και τα τελευταία άκαρπα αποτελέσματα, φαίνεται να καταρρίπτονται οι απλούστερες θεωρίες της υπερ-συμμετρίας, σύμφωνα με τις οποίες τα -επίσης μη ανιχνεύσιμα έως τώρα- θεωρητικά υποατομικά σωματίδιά της, δεν είναι παρά τα WIMPs.

«Αυτά τα πειράματα δεν έχουν τελείως κλείσει το παράθυρο, όμως χρειαζόμαστε να εξετάσουμε και άλλες μορφές σκοτεινής ύλης και νέα πειράματα», δήλωσε ο θεωρητικός αστροφυσικός Ντέηβιντ Σπέργκελ του Πανεπιστημίου Πρίνστον του Νιου Τζέρσι.

Κάποιοι δεν αποκλείουν πλέον ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να μην αλληλεπιδρά καθόλου με τα σωματίδια της κανονικής ύλης. Ενώ μερικοί τολμούν να ισχυρισθούν ότι τελικά η ίδια η σκοτεινή ύλη δεν υπάρχει.

Πηγές: http://www.amna.gr/home/article/203538/Akarpes-kai-oi-nees-ereunes-gia-ta-somatidia-tis-skoteinis-ulis – https://www.nature.com/news/dark-matter-hunt-fails-to-find-the-elusive-particles-1.22970