Ciemna energia to tajemnicza siła, która, jak się podejrzewa, powoduje rozszerzanie się wszechświata w przyspieszonym tempie. Naukowcy, którzy mogli ją wykryć po raz pierwszy, zrobili to przy okazji innego eksperymentu.
W nowym badaniu, opublikowanym w czasopiśmie naukowym Physical Review D, autorzy sugerują, że to ciemna energia może być odpowiedzialna za pewne niejasne wyniki eksperymentu. Naukowcy początkowo chcieli wykryć ciemną materię.
Sunny Vagnozzi z Kavli institute for Cosmology na Uniwersytecie w Cambridge powiedział, że „oba składniki są niewidoczne, ale wiemy znacznie więcej o ciemnej materii, ponieważ jej istnienie sugerowano już w latach dwudziestych XX wieku. Tymczasem ciemna energia została zaproponowana dopiero w 1998 roku. Eksperymenty na dużą skalę, takie jak XENON1T, zostały zaprojektowane w celu bezpośredniego wykrywania ciemnej materii poprzez poszukiwanie oznak uderzania ciemnej materii w zwykłą materię, ale ciemna energia jest jeszcze bardziej nieuchwytna”.
Ciemna energia może być najważniejszą siłą we wszechświecie
Według naukowców prawie wszystko, co możemy zobaczyć i z czym mamy do czynienia, od bakterii po całe galaktyki, jest uważane za zwykłą materię i energię. To wszystko stanowi tylko około pięciu procent naszego wszechświata. Reszta składa się z ciemnej materii (27%), niewidzialnej siły przyciągania, która utrzymuje razem kosmos, oraz ciemnej energii (68%) – siły odpychającej, która, jak podejrzewają naukowcy, stoi za przyspieszającą ekspansją wszechświata. Na naszym blogu wielokrotnie poruszaliśmy podobną tematyką. Zapraszamy do lektury naszych tekstów, na przykład „W końcu wiemy, kiedy pojawiły się pierwsze gwiazdy we wszechświecie”.
Projekt badawczy XENON to efekt współpracy 160 naukowców z całego świata, którzy zebrali się, aby przeprowadzić serię eksperymentów mających na celu wykrycie cząstek ciemnej materii. Badania te polegają na wykorzystaniu ultraczystego ciekłego ksenonu, bezbarwnego, gęstego i bezwonnego gazu szlachetnego, występującego w śladowych ilościach w ziemskiej atmosferze. Eksperymenty są przeprowadzane w Narodowym Laboratorium Gran Sasso, największym podziemnym laboratorium na świecie, położonym około 1,4 kilometra pod górami Gran Sasso w środkowych Włoszech, około 120 kilometrów na północny wschód od Rzymu.
Eksperyment XENON1T był najnowszą fazą projektu. Około rok temu wykrył nieoczekiwany sygnał, a właściwie nadmiar, w stosunku do spodziewanego profilu tła. Luca Visinelli, badacz z Frascati National Laboratories we Włoszech, powiedział, że „tego rodzaju nadmiar często jest przypadkowy, ale czasami może również prowadzić do fundamentalnych odkryć. Zbadaliśmy model, w którym ten sygnał można przypisać ciemnej energii, a nie ciemnej materii, którą nasz eksperyment miał wykryć pierwotnie”.
Ciemna energia wytłumaczeniem nietypowego sygnału
Naukowcy stworzyli model fizyczny, który wykorzystywał mechanizm przesiewowy (znany jako chameleon screening), aby pokazać, że cząsteczki ciemnej energii wytwarzane w silnych polach magnetycznych Słońca mogą wyjaśnić sygnał XENON1T.Vagnozzi powiedział, że „to było naprawdę zaskakujące, że ten nadmiar mógł być w zasadzie spowodowany raczej ciemną energią niż ciemną materią. Kiedy takie rzeczy do siebie pasują, jest to naprawdę wyjątkowa sytuacja”.
Odkrycie takie jak to oznaczałoby, że eksperymenty zaprojektowane do wykrywania ciemnej materii, w tym te przeprowadzone w ramach projektu XENON, mogą być również wykorzystywane do wykrywania ciemnej energii. Jednak potrzebne są dalsze badania, aby potwierdzić te odkrycia. Visinelli powiedział, że „najpierw musimy mieć pewność, że to nie był zwykły przypadek. Jeśli XENON1T rzeczywiście coś wykrył, to możemy się spodziewać podobnego nadmiaru w przyszłych eksperymentach, ale tym razem ze znacznie silniejszym sygnałem”.
Ostatnio mamy do czynienia z prawdziwym dużą ilością nowych odkryć dotyczących wszechświata. Pisaliśmy o tym na naszym blogu na przykład w tekście „Sztuczna inteligencja rozpoznaje tysiące galaktyk w mgnieniu oka”.
Źródła: University of Cambridge i XENON experiment