ბნელი მატერიის ძიება: რატომ ჩიხში აღმოჩნდნენ მეცნიერები?

დედამიწის წიაღში, აშშ-ის, ჩინეთისა და ევროპის ლაბორატორიებში, მეცნიერები ათწლეულების განმავლობაში ცდილობდნენ ბნელი მატერიის პირდაპირ აღმოჩენას. ეს იდუმალი სუბსტანცია, რომლის გრავიტაციაც სამყაროს სტრუქტურას განსაზღვრავს, დღემდე არ ჩანს. თუმცა, დღეს მკვლევარები აღიარებენ, რომ მათი ძიების მეთოდები შესაძლოა ჩიხში იყოს შესული.

ექსპერიმენტების მთავარი იმედი იყო ე.წ. WIMP-ების (სუსტად მოქმედი მასიური ნაწილაკების) პოვნა, რომლებიც ქსენონით სავსე დეტექტორებთან შეჯახებისას შუქსა და ელექტრულ მუხტს წარმოქმნიან. ნაცვლად ბნელი მატერიისა, დეტექტორებმა დაიწყეს „ნეიტრინოს ნისლის“ დაფიქსირება. ეს არის ნაწილაკების ფონი, რომელიც მზისგან მოდის და ნებისმიერ დეტექტორს ადვილად გადის, რაც ბნელი მატერიის ნებისმიერ სუსტ სიგნალს ფარავს.

ფიზიკოსები ხვდებიან, რომ სუპერსიმეტრიის თეორიაზე დაფუძნებული მოლოდინები არ გამართლდა. CERN-ის დიდი ადრონული კოლაიდერის ექსპერიმენტებმაც ვერ დაადასტურა ამ ნაწილაკების არსებობა. შედეგად, მეცნიერები იძულებულნი არიან, ძიების არეალი მკვეთრად გააფართოონ და სრულიად ახალი მიდგომები გამოიყენონ.

ახალი იმედი: აქსიონები და კვანტური სენსორები

ამჟამად მეცნიერთა ინტერესის ცენტრში „აქსიონებია“ — ულტრამსუბუქი ნაწილაკები, რომლებიც პოტენციურად ბნელი მატერიის საიდუმლოს ხსნიან. მათ აღმოსაჩენად საჭიროა სპეციალური „კოსმოსური რადიომიმღებები“ და კვანტური სენსორები, რომლებიც აბსოლუტურ ნულთან ახლოს მუშაობენ.

„ახლა დიდი მღელვარებაა. ტექნოლოგიები საბოლოოდ მზადაა იმისთვის, რომ აქსიონები ვეძიოთ“, — აცხადებს ვაშინგტონის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი გრეი რიბკა. მიუხედავად იმისა, რომ ძიება რთულია და ხშირად ფონურ ხმაურს (ზოგჯერ რელიგიურ რადიოსადგურებსაც კი) ებრძვიან, მკვლევარები ოპტიმისტურად უყურებენ მომავალს.

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი?

მიუხედავად იმისა, რომ ბნელი მატერია უხილავია, მისი გრავიტაციული გავლენა ირმის ნახტომსა და გალაქტიკათა სუპერგროვებზე უდავოა. მის გარეშე გალაქტიკები უბრალოდ დაიშლებოდა და კოსმოსურ სივრცეში გაიფანტებოდა. მეცნიერები უკვე აღიარებენ, რომ სამყაროს მატერიის მხოლოდ 17%-ია ჩვეულებრივი ნაწილაკებისგან შემდგარი, დანარჩენი 83% კი ბნელი მატერიაა.

დღეს ფიზიკოსები ნაკლებად არიან დარწმუნებულნი იმაში, თუ რა არის ბნელი მატერია — ეს შესაძლოა იყოს ერთი ტიპის ნაწილაკი ან ათეულობით სხვადასხვა სახეობის ნარევი. ძიება, რომელიც ადრე ვიწრო თეორიებს ეყრდნობოდა, ახლა მასშტაბურ, მრავალმხრივ კვლევად იქცა.