kozmos.hr
Znanost

Atmosfera Zemlje potencijalni detektor tamne tvari

Ilustracija meteora koji 'juri' pored tamne tvari (©NASA/NSF/Ralf Kaehler/Ethan Nadler/SLAC National Accelerator Laboratory/Robert Lea).
objavljeno

Znanstvenici su predložili da bi se atmosfera našeg planeta mogla koristiti kao inovativan način detekcije misteriozne tamne tvari.

Misterij tamne tvari

Metode lova na meteore mogle bi se prilagoditi za traženje tamne tvari – tajanstvene tvari koja, prema znanstvenicima, potencijalno čini čak oko 85% materije svemira, ali ostaje nevidljiva.

Tamna tvar ne stupa u interakciju s elektromagnetskim zračenjem, što znači da ne apsorbira niti emitira svjetlost poput obične materije. Znanstvenici smatraju da svemir sadrži pet puta više tamne materije od obične materije. No problem je što astronomi do sada nisu mogli izravno promatrati tamnu tvar – mogu samo zaključiti o njenoj prisutnosti kroz gravitacijski utjecaj, koji sprječava galaksije da se raspadnu dok se okreću.

Znanstvenici čak nisu sigurni jesu li čestice koje čine tamnu tvar masivne ili male – samo znaju da se ne sastoji od protona i neutrona kao materija na Zemlji.

Što je tamna tvar, a što tamna energija?

Problem detektiranja

„Jedan od razloga zašto je tamnu tvar tako teško otkriti mogao bi biti zato što su čestice tako masivne. Ako je masa tamne tvari mala, tada su čestice uobičajene, ali ako je masa velika, čestice su rijetke,“ pojasnio je John Beacom, profesor fizike i astronomije na Sveučilištu Ohio State i koautor nove studije.

U novom radu Beacom i njegovi kolege predlažu da ako su čestice tamne tvari masivne, ista tehnologija koja se koristi za praćenje meteora može otkriti tamnu tvar dok prolazi kroz Zemljinu atmosferu.

Trenutno znanstvenici uglavnom traže sićušne čestice tamne tvari male mase. Cilj novog istraživanja, rekli su autori studije, je proširiti taj lov na tamnu tvar pomažući u karakterizaciji čestica tamne tvari velike mase koje se možda ne mogu uočiti tradicionalnim detektorima.

Novo (staro) rješenje – kako ‘vidjet’ tamnu tvar?

Kada meteori prolaze kroz Zemljinu atmosferu, ostavljaju oblik zračenja koji se naziva ionizacijskim naslagama koje zauzvrat ostavljaju slobodne elektrone i nabijene atome sposobne provoditi elektricitet. Elektromagnetski valovi koje oslobađa radar za praćenje meteora odbijaju se od tih slobodnih elektrona, što znači da bi, u teoriji, mogli učiniti isto za elektrone koje ostavljaju čestice tamne tvari. To bi, dakle, značilo da znanstvenici mogu pretvoriti Zemljinu atmosferu u golemi detektor čestica tamne tvari.

Ilustracija meteora koji 'juri' pored tamne tvari (©NASA/NSF/Ralf Kaehler/Ethan Nadler/SLAC National Accelerator Laboratory/Robert Lea).
Ilustracija meteora koji ‘juri’ pored tamne tvari (©NASA/NSF/Ralf Kaehler/Ethan Nadler/SLAC National Accelerator Laboratory/Robert Lea).

S obzirom na to da se ova metoda koristi za praćenje meteora desetljećima, Beacom je rekao da je iznenađen da ovi sustavi i podatci koje su prikupili nisu korišteni u lovu na tamnu tvar. Sustav za lov na tamnu tvar koji je predložio tim mogao bi nadopuniti i poboljšati trenutne kozmološke tehnike pretraživanja tamne tvari.

„Trenutačne kozmološke tehnike prilično su osjetljive, ali nemaju načina da provjere spoznaje. Ovo je potpuno nova tehnika, pa ako znanstvenici nisu sigurni što su otkrili, signal iz kozmologije mogao bi se detaljno provjeriti radarskom tehnikom,“ zaključio je Beacom.

Je li vrijeme da napustimo teoriju ‘tamne tvari’?

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Pawan Dhakal et al., „New Constraints on Macroscopic Dark Matter Using Radar Meteor Detectors,“ Objavljeno na platformi ArXiv.org.

Tatyana Woodall (18. listopada 2022.), „Astronomers create new technique to assist in search for dark matter,“ news.osu.edu (pristup 25. listopada 2022).

Robert Lea (25. listopada 2022.), „Earth’s atmosphere could be turned into a giant dark-matter detector,“ space.com (pristup 25. listopada 2022).

 

Pratite Kozmos na Google Vijestima.