Πρώτες ενδείξεις για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης

Ένα πανάκριβο επιστημονικό μηχάνημα εγκατεστημένο στην εξωτερική επιφάνεια του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, το «Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο», το οποίο αποκαλείται και «διαστημικός επιταχυντής CERN», έκανε παρατηρήσεις που, όπως ανακοίνωσαν οι επιστήμονες, μπορεί να αποτελούν τα πρώτα ίχνη για την ανακάλυψη των σωματιδίων της μυστηριώδους «σκοτεινής» ύλης, η οποία αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της Φύσης και της Φυσικής.
Η τελευταία (που δεν αλληλεπιδρά με το φως, γι’ αυτό ονομάστηκε «σκοτεινή») εκτιμάται ότι αποτελεί περίπου το 26,8% της μάζας-ενέργειας του σύμπαντος και αρκετοί επιστήμονες πιστεύουν ότι αποτελείται από ξεχωριστά σωματίδια, τα οποία όμως ακόμα δεν έχουν εντοπιστεί. Το 4,9% του σύμπαντος αποτελείται από τη συμβατική ορατή ύλη και το υπόλοιπο 68,3% από την ακόμα πιο μυστηριώδη «σκοτεινή» ενέργεια, σύμφωνα με τις νέες πρόσφατες μετρήσεις του ευρωπαϊκού δορυφορικού τηλεσκοπίου «Πλανκ».
Το διεθνές πείραμα «Alpha Magnetic Spectrometer» (AMS), κόστους 2 δισεκατομμυρίων δολαρίων και βάρους σχεδόν επτά τόνων, που ξεκίνησε στον ΔΔΣ τον Μάιο του 2011, καταγράφει τα σωματίδια υψηλής ενέργειας της κοσμικής ακτινοβολίας. Προσπαθεί έτσι έμμεσα να εντοπίσει τα σωματίδια σκοτεινής ύλης από τα κανονικά σωματίδια ύλης που θεωρητικά αφήνουν πίσω τους οι συγκρούσεις των πρώτων.
Όπως ανακοίνωσε στο CERN ο εκπρόσωπος του φιλόδοξου πειράματος καθηγητής του πανεπιστημίου ΜΙΤ και νομπελίστας Σαμ Τινγκ, σύμφωνα με το BBC, το πρακτορείο Ρόιτερ, το «Nature» και τους «Τάιμς της Νέας Υόρκης», το φασματόμετρο «είδε» ενδείξεις για πιθανές συγκρούσεις που οδηγούν στην εκμηδένιση σωματιδίων, τα οποία πιθανώς αφορούν τη σκοτεινή ύλη. Όμως εμφανίστηκε επιφυλακτικός, τονίζοντας ότι οποιοδήποτε πιο οριστικό συμπέρασμα θα αργήσει, εωσότου γίνουν και άλλες παρατηρήσεις και αναλύσεις.
«Θα χρειαστούν λίγα ακόμα χρόνια. Όμως, η ακρίβεια του AMS είναι πολύ μεγαλύτερη από κάθε άλλο προηγούμενο πείραμα, συνεπώς πλησιάζουμε στο να αποκαλύψουμε την αιτία των σωματιδιακών συμβάντων που ανιχνεύουμε», δήλωσε ο ερευνητής Ρομπέρτο Μπατιστόν, καθηγητής φυσικής του πανεπιστημίου της Περούτζια.
Η σκοτεινή ύλη είναι αόρατη για τα τηλεσκόπια, αλλά η ύπαρξή της τεκμαίρεται από διάφορες ενδείξεις, όπως από την ισχυρή βαρυτική επίδραση που ασκεί στους γαλαξίες. Το όργανο AMS ανιχνεύει τον αριθμό ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων (των αντίστοιχων σωματιδίων αντι-ύλης), τα οποία, με βάση τουλάχιστον τη θεωρία, παράγονται όταν τα -υποτιθέμενα- σωματίδια σκοτεινής ύλης συγκρούονται μεταξύ τους στο διάστημα και αυτοκαταστρέφονται.
Όπως αναφέρεται στην πρώτη επιστημονική δημοσίευση των ερευνητών του πειράματος στο περιοδικό φυσικής «Physical Review Letters», ανιχνεύτηκε ήδη μια μικρή υπεροχή στην ποσότητα των ποζιτρονίων, κάτι που θεωρητικά αναμένεται μετά από μια τέτοια σύγκρουση σωματιδίων σκοτεινής ύλης (αυτοκαταστρέφονται και δημιουργούνται ποζιτρόνια).
Ακόμα, οι ερευνητές αναφέρουν ότι τα ποζιτρόνια «πέφτουν» πάνω στο AMS από κάθε κατεύθυνση του ουρανού και δεν μεταβάλλονται καθόλου διαχρονικά. Αυτό θεωρείται άλλη μια ένδειξη ότι ίσως προέρχονται από τη σκοτεινή ύλη, επειδή αν προέρχονταν από πιο συμβατικές πηγές (π.χ. αστέρες νετρονίων ή πάλσαρ), μάλλον θα εμφάνιζαν μεταβολές στον χώρο ή το χρόνο. Όμως, σε κάθε περίπτωση, θα χρειαστεί χρόνος για να υπάρξει μια πιο βέβαιη ερμηνεία των παρατηρήσεων.
Όπως ανακοίνωσαν οι φυσικοί, οι πρώτες μετρήσεις δείχνουν ότι τα σωματίδια σκοτεινής ύλης πιθανώς έχουν μάζα αρκετών εκατοντάδων γιγαηλεκτρονιοβόλτ (GeV), έναντι περίπου 1 GeV που είναι η μάζα του πρωτονίου και 125 GeV της μάζας του σωματιδίου Χιγκς που πρόσφατα ανακαλύφθηκε.
Εκτός από το διαστημικό πείραμα AMS, στο οποίο συμμετέχουν με χρηματοδότηση 16 χώρες, σε εξέλιξη βρίσκονται αρκετά ακόμα επίγεια και υπόγεια επιστημονικά πειράματα για την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης. Ακόμα και το CERN συμμετέχει σε αυτό το «κυνήγι», που αναμένεται να ενταθεί όταν ο επιταχυντής του τεθεί ξανά σε λειτουργία στις αρχές του 2015, με ακόμα περισσότερη ενεργειακή ισχύ.