Znanstvenici koji rade na eksperimentu Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) u četvrtak su u CERN-u objavili da su otkrili višak čestica koje bi mogle biti dokaz postojanja građevnih blokova tajanstvene tamne tvari.
Ako se rezultati potvrde, mogli bi objasniti misterij koji već tri desetljeća intrigira fizičare: kakva je to tvar koja sačinjava čak 27 posto svemira, a ne očituje se nikako drugačije nego po gravitacijskim utjecajima. Ključan korak u toj potrazi bilo bi otkriće dosad nepoznatih hipotetskih čestica od kojih bi se mogla sastojati tamna materija, piše tportal.
AMS, uređaj vrijedan dvije milijarde dolara, postavljen je 2011. na Međunarodnu svemirsku postaju (ISS) kako bi prikupljao podatke o sudarima kozmičkih zraka. Ovi sudari ne mogu se istraživati na površini Zemlje jer atmosfera blokira prolazak većine kozmičkih zraka.
Međunarodna skupina znanstvenika, predvođena timom s MIT-ja, tri je godine proučavala promjene u ravnoteži između elektrona i pozitrona (antičestica elektrona) na sve višim energijama. Nakon analize 41 milijarde čestica, fizičari su zabilježili pad udjela pozitrona, potom rast i zatim ponovno pad.
– Ovo je prvo eksperimentalno otkriće maksimuma udjela pozitrona nakon pola stoljeća istraživanja kozmičkih zraka – rekao je Sam Ting, fizičar s MIT-ja.
Porast počinje na energiji od osam milijardi elektronvolti, doseže vrhunac na 275 milijardi, a potom broj ponovno počinje padati. Neki znanstveni modeli pokazuju da bi čestice tamne tvari u svojim raspadima, odnosno u anihilacijama prilikom sudara, mogle stvarati upravo pozitrone i to upravo na utvrđenim energijama! Ovakav uzorak stoga bi mogao ukazivati na postojanje do sada nepoznate čestice ili više njih. Ovakve čestice, primjerice hipotetski neutralini, mogle bi biti građevni blokovi tamne tvari.
Zašto je tamna tvar važna?
Fizičari su pretpostavili postojanje tamne tvari jer teorije koje trenutačno imamo ne mogu objasniti kretanje galaksija i njihovo okupljanje u velike grozdove. Smatra se da je svaka galaksija okružena aureolom tamne tvari koja ih gravitacijski drži na okupu. Da je nema, ukupna privlačna gravitacijska sila vidljive materije od koje su sačinjene galaksije ne bi ih mogla zadržati na “hrpi”. Drugim riječima vidljiva tvar, odnosno njezine privlačne sile gravitacije, nisu dovoljne da objasne kako se zvijezde mogu rotirati oko središta galaksije tolikim brzinama a da se ne razlete svemirom. Stoga su znanstvenici zaključili da bi u svemiru morala postojati tamna, nevidljiva tvar koja ima gravitaciju, javlja tportal.
Razni eksperimenti pokazuju da materija čini oko 30 posto današnjeg svemira. Ostatak bi trebala sačinjavati tamna energija. Od materije je 80 posto tamne materije, a 20 posto obične.
Višak pozitrona na određenim energijama nije jedini indikator postojanja tamne tvari – na nju ukazuju i tzv. gravitacijske leće i jeka velikog praska tzv. pozadinsko mikrovalno zračenje.
Dr. Ivica Puljak, jedan od dvadesetak hrvatskih fizičara koji su u CERN-u sudjelovali u lovu na Higgsov bozon kaže da nas, prema svemu sudeći, u fizici očekuju vrlo uzbudljiva vremena.
– Najnoviji rezultati AMS eksperimenta ukazuju na dvije zanimljive činjenice. Prva je ta da postoji višak pozitrona, a ne manjak elektrona, što pak ukazuje na postojanje novih fenomena u prirodi. Druga zanimljiva činjenica je to što su rezultati kompatibilni s postojanjem čestica tamne tvari s masom od oko 1 TeV – rekao je za tportal.hr naš ugledni čestičar i dodao:
– To je upravo područje masa koje smo dostigli na LHC-u i koje ćemo detaljno ispitati u sljedeće dvije godine rada LHC-a na duplo većoj energiji nego do sada. Sve to, zajedno s novim rezultatima koje očekujemo od AMS-a u bliskoj budućnosti, znači da nas čekaju vrlo uzbudljive godine, u kojima bismo mogli odgovoriti na jedno od najzanimljivijih pitanja moderne znanosti o postojanju i strukturi tamne materije.
Na pragu povijesnog rezultata
No Puljak ističe da u znanosti ne treba žuriti sa slavljem. Rezultate i njihove konzekvence tek treba temeljito analizirati i uskladiti s drugim istraživanjima.
– Strogo poštujući znanstvenu metodu, što je naša odgovornost i obaveza, dobivene rezultate najprije pokušavamo objasniti postojećim znanjem. Primjerice u ovom slučaju dio rezultata moguće je objasniti emisijom kozmičkih zraka iz pulsara. To je za sada radna hipoteza, no uskoro ćemo moći izravno usporediti tu hipotezu i hipotezu o tamnoj materiji te odlučiti koju od njih dvije možemo odbaciti. Znanost je uvijek napredovala upravo na takav način: postojeće znanje uvijek je radna hipoteza kojom uporno pokušavamo objasniti sve naše rezultate. Tek kad prikupimo dovoljno dokaza da se rezultati ne mogu opisati postojećim znanjem, možemo zaključiti da se radi o novom fenomenu u prirodi. Nepobitan dokaz da se radi o tamnoj materiji bio bi jedan od najznačajnijih znanstvenih rezultata u povijesti znanosti i stoga smo svi jako uzbuđeni kad dođemo blizu takvih naznaka. A jesu li točne, vidjet ćemo uskoro – objasnio je dr. sc. Ivica Puljak.
