Müstilise tumeaine otsinguil võis toimuda oluline läbimurre
USA-s endises kullakaevanduses töötav detektor registreeris sündmuse, mida teadlased pole suutnud veel ühegi teadaoleva taustprotsessiga veenvalt seletada. Ei saa välistada, et esmakordselt õnnestus tabada salapärase tumeaine osake. Konkreetsest avastusest rääkida on veel liiga vara, toonitavad samas asjaga seotud teadlased.
Loe AI kokkuvõtet
USAs endises kullakaevanduses töötav LUX-ZEPLIN (LZ) detektor registreeris sündmuse, mida ei osata veenvalt seletada ühegi teadaoleva taustprotsessiga ja mis võib viidata tumeaine osakesele. Teadlased rõhutavad, et avastusest on veel vara rääkida: juhusliku statistilise kõikumise tõenäosus on umbes üks 200st. Kui signaal osutub ehtsaks, peaks sarnaseid märke ilmnema ka LZ uutes andmetes ning neid saaksid kontrollida ka XENONnT ja PandaX.
Tumeaine on üks tänapäeva füüsika suuremaid mõistatusi. See on substants, mis ei kiirga midagi ega peegelda valgust, mistõttu ei ole seda võimalik mingil viisil näha. Selle olemasolust annavad aga tunnistust gravitatsioonilised mõjud: galaktikad pöörlevad ja galaktikaparved liiguvad viisil, mida üksnes nähtava aine abil seletada ei saa. Universumis peab olema veel miski, mille kogumass on väga suur, kuna gravitatsioon sõltub massist. Praeguste hinnangute kohaselt moodustab tumeaine umbes 85 protsenti kogu universumis leiduvast ainest. Seega peaks seda olema ligikaudu viis korda rohkem kui tavalist, nähtavat ainet. Ilma tumeaineta (“tume” viitab nimes osalt ka sellele, et selle kohta pole suurt midagi teada peale selle gravitatsioonilise mõju) ei püsiks galaktikad ja universumi muud suured struktuurid koos.
Aga see, millest tumeaine koosneb, pole aastakümneid kestnud otsingutest teada. Ühed võimalikud tumeaine koostisosad on hüpoteetilised nõrgas vastastikmõjus osalevad massiivsed osakesed ehk WIMPid. Need osakesed võivad olla küll väga suure massiga, kuid samas mõjutavad tavalist ainet äärmiselt harva. See tähendab, et enamik WIMPe peaks läbima planeete, inimesi ja isegi terveid tähti, ilma et need jätaks endast vähimatki jälge.
Just niisuguseid osakesi püüab tuvastada USA-s Lõuna-Dakota osariigis maa all asuv LUX-ZEPLINi ehk LZ eksperiment. Detektor paikneb endises kullakaevanduses umbes pooleteise kilomeetri sügavusel. Paks kivimikiht kaitseb seda suurema osa kosmilise kiirguse eest, mis võib detektorit segada.
Eksperimendi keskmes on mahuti, milles on kümme tonni ülipuhast vedelat ksenooni. Kui WIMP peaks kohtuma ksenooni aatomituumaga, paneks see tuuma liikuma ning tekiks nõrk ultraviolettkiirguse sähvatus. Kokkupõrkel vabaneks ka elektronid, mis juhitakse vedela ksenooni kohal asuvasse gaasikihti. Seal tekitaks need teise valgussähvatuse. Kahe sähvatuse tugevuse ja ajavahe järgi saavad teadlased hinnata, kus kokkupõrge toimus ja milline osake võis selle põhjustada.
Iseäralik sündmus
Detektori andmeid analüüsinud teadlased avastasid nüüd sündmuse, mille omadused sobivad üllatavalt hästi võimaliku WIMPi kokkupõrkega. Signaal registreeriti 16. juunil 2023, kuid selle põhjalik kontrollimine võttis aastaid.
Kui varasemates analüüsides otsiti peamiselt lihtsaimate mudelite ennustatud väikese energiaga WIMPi-kokkupõrkeid, siis nüüd laiendasid teadlased otsingut suurema energiaga kokkupõrgetele, mis võivad tekkida siis, kui tumeaine suhtleb tavaainega keerukamal viisil.
Leitud sündmus koosnes kahest valgussähvatusest, mille energia ja muud omadused klappisid ksenooni aatomituuma tabanud raske osakesega. Kui sündmuse põhjustas tõepoolest WIMP, pidi selle mass olema vähemalt 200 GeV/c² ehk rohkem kui 200 korda suurem prootoni massist.
Teadlased uurisid kuid, kas signaali võis põhjustada mõni tuntud osake või oli see juhuslik kokkusattumus. Neutronite ja neutriinode jaoks oli sündmuse energia liiga suur, pealegi oleks need pidanud tekitama detektoris ka väiksema energiaga kokkupõrkeid, mida ei registreeritud. Kaaluti ka gammakiirgust, aga seda peetakse väga ebatõenäoliseks.
Avastusest on veel vara rääkida
Uurijad rõhutavad siiski, et see ei tähenda, nagu oleks tumeaine lõpuks avastatud. Kõige tähtsam küsimus on, kas oletatav signaal jääb püsima ka uute andmete lisandudes. LZ eksperimendi füüsikute hinnangul on umbes üks võimalus 200st, et sündmus oli statistiline juhus. Seda tüüpi avastuse välja kuulutamiseks nõutavast ühest võimalusest 3,5 miljoni kohta on see veel väga kaugel. Pealegi on tumeaine otsingute ajalugu täis kahtlaseid väiteid ja anomaaliaid, mis on edasise uurimise käigus haihtunud.
Kui uus tulemus on tõepoolest ehtne, peaks peagi ilmnema teisigi samasuguseid signaale. LZ teadlased on juba kogunud kolm korda rohkem andmeid, kui kasutati praeguses teadusartiklis. Suure energiaga sündmusi peaksid suutma otsida ka teised detektorid, näiteks Itaalias Gran Sasso riiklikus laboris asuv XENONnT, mis on peaaegu sama suur kui LZ, ning Hiinas praegu arendatav PandaX-detektori järgmine ja märksa suurem versioon.
Seotud lood
Hetkel kuum
Viimased lood
Tervis
Universum
Psühholoogia
Tehnoloogia
Maaväline elu
Ajalugu
Loomariik
Taimed
Lugejad küsivad
Füüsika
Sinu keha
Suured teadlased
Tagasi Imeline Teadus esilehele