TMAVÁ HMOTA – fascinujúci objav: Použitie cukru ako detektora na hľadanie tmavej hmoty? Ak sa tento projekt podarí – a veľa poukazuje na to, že sa podarí – tak konečne budeme mať dôkaz existencie tmavej hmoty

Povaha tmavej hmoty zostáva stále zahalená rúškom tajomstva. Medzi kandidátov patria častice s rôznymi hmotnosťami. Výskumníci už nejaký čas hľadajú veľmi ľahké častice tmavej hmoty, pre ktoré je potrebné vyvinúť nové metódy detekcie.

Teraz sa ako detekčný materiál prvýkrát použil cukor.

CRESST je experiment určený na detekciu ľahkých WIMPov (slabo interagujúcich masívnych častíc) alebo častíc tmavej hmoty.

Princíp detekcie je založený na správaní podobnom biliardovým guliam: Keď častica tmavej hmoty narazí na jedno z atómových jadier v kryštáli, odrazí sa. Energiu tohto odrazu možno merať ako minimálne zvýšenie teploty a ako slabé svetlo.

Detekcia ľahkej tmavej hmoty si vyžaduje špeciálne detektorové materiály, ako vysvetľuje Federica Petricca, vedkyňa z Max Planck Institute for Physics a hovorkyňa CRESST:

„Neustále hľadáme nové vhodné materiály.

Čím ľahšie sú ich atómové jadrá, tým lepšie. Pretože veľmi ľahká častica tmavej hmoty môže len ťažko narušiť ťažké atómové jadro, rovnako ako guľôčka, ktorá udrie do bowlingovej gule.“

Takéto úvahy priviedli vedcov k obyčajnému stolovému cukru, sacharóze. „Táto myšlienka sa nám spočiatku zdala pritiahnutá za vlasy, pretože neexistovali žiadne dôkazy o predchádzajúcom testovaní,“ uvádza Petricca.

Materiál je však takmer dokonalý: Molekula kryštálového cukru obsahuje okrem uhlíka a kyslíka celkovo 22 atómov vodíka. A s iba jedným protónom je vodík najľahším prvkom, aký existuje. Tmavá hmota sa však pravdepodobne neobjaví s kockami cukru zo supermarketu. „Keďže na naše experimenty potrebujeme obzvlášť čisté a veľké kryštály, musíme si ich sami vypestovať v zložitom procese, ktorý trvá niekoľko týždňov,“ vysvetľuje Petricca.

Kocky cukru boli vybavené teplotnými a svetelnými senzormi a vystavené rádioaktívnemu zdroju. V kryštáli bol skutočne pozorovaný svetelný signál a zvýšenie teploty.

„Výsledok prekvapil aj nás, pretože sacharóza tvorí pomerne mäkký kryštál,“ hovorí Petricca. „Vhodnejšie sú materiály s pevnou kryštálovou mriežkou, pretože zrážka častíc vedie k väčšej zmene teploty.“

Napriek tomu je tím veľmi spokojný so svojím kreatívnym, „sladkým“ prístupom:

„Po prvýkrát sme ukázali, že cukor je zásadne vhodný ako materiál na detekciu tmavej hmoty,“ zhŕňa Petricca zistenia štúdie. „Či je však možné realizovať detektor sacharózy, bude jasné až po mnohých ďalších testoch a porovnaniach s inými materiálmi.“