Au descoperit oamenii de știință o particulă de materie întunecată?

Într-o veche mină de aur situată adânc sub Munții Black Hills din Dakota de Sud, un rezervor cu xenon lichid a fost folosit pentru a produce o reacție neobișnuită a particulelor, care ar putea constitui o legătură cu „materia întunecată”.

Oamenii de știință care au realizat experimentul în Statele Unite afirmă că au descoperit o singură „interacțiune inexplicabilă între particule” care seamănă cu o particulă de materie întunecată, deși cercetătorii nu au calificat-o încă drept o detectare confirmată, potrivit Al Jazeera.

„Materia întunecată” și „energia întunecată” au fost detectate, dar nimeni nu le-a observat încă în mod direct. Cea mai recentă descoperire reprezintă cel mai apropiat pas pe care se știe că l-au făcut oamenii de știință către o potențială dezvăluire a celei mai insesizabile forme de materie din univers.

Ce este materia întunecată?

Materia întunecată este o substanță invizibilă despre care se crede că reprezintă aproximativ 27% din întreaga materie din univers. În mod similar, energia întunecată, despre care se crede că reprezintă 68% din tot ceea ce există în univers, este o forță invizibilă care îndepărtează galaxiile unele de altele și accelerează expansiunea universului.

Materia obișnuită, adică tot ceea ce putem vedea și atinge, reprezintă doar 5% din tot ceea ce există.

Oamenii de știință au găsit dovezi că această materie invizibilă există în univers prin observarea atracției sale gravitaționale, care influențează modul în care se rotesc galaxiile și felul în care lumina se curbează în jurul unor aglomerări mari de materie întunecată.

Din ce este alcătuită și cum arată a rămas un mister pentru oamenii de știință încă de la descoperirea sa, acum aproape un secol, deoarece nu poate fi detectată direct, întrucât nu reflectă lumina sau radiația electromagnetică.

Primul indiciu privind existența materiei întunecate a fost descoperit în anii 1930, când astronomul elvețian Fritz Zwicky a observat că galaxiile din Roiul Coma se mișcau prea repede pentru ca masa vizibilă a roiului să le poată menține pe loc, ceea ce sugera că altceva trebuia să exercite o forță gravitațională asupra lor. Observații similare au fost făcute în deceniile următoare – toate indiciile indicând prezența materiei invizibile, au afirmat oamenii de știință.

Duminică, agenția spațială americană, NASA, a anunțat că lansează un proiect în valoare de 4 miliarde de dolari, Telescopul spațial Nancy Grace Roman, care va studia atât materia întunecată, cât și energia întunecată.

Ce au descoperit oamenii de știință în cadrul celui mai recent experiment?

Oamenii de știință afirmă că au descoperit o singură interacțiune inexplicabilă între particule, care seamănă cu o particulă de materie întunecată, deși au precizat că acest lucru nu echivalează cu detectarea directă a materiei întunecate în sine.

Experimentul LUX-ZEPLIN (LZ) a fost condus de o echipă internațională formată din 250 de oameni de știință și ingineri provenind de la 38 de instituții. În centrul său se află un rezervor subteran de la Sanford Underground Research Facility (SURF) din Dakota de Sud, în Statele Unite, care conține xenon lichid ultrapur, înconjurat de sute de senzori de lumină.

Teoria pe care experimentul a urmărit să o testeze este următoarea: dacă o particulă ipotetică de materie întunecată numită WIMP (particulă masivă cu interacțiune slabă) reacționează cu nucleul unui atom de xenon, aceasta ar produce două flashuri de lumină la un nivel specific de energie.

După analizarea datelor colectate pe o perioadă de 220 de zile, între martie 2023 și aprilie 2024, echipa LZ a descoperit un astfel de eveniment pe 16 iunie 2023.

Sam Eriksen, cercetătorul principal al studiului și cercetător asociat senior la Universitatea din Bristol, a prezentat rezultatele la conferința „TeV Particle Astrophysics” din 2026, desfășurată săptămâna trecută în Japonia.

„Înțelegem atât de bine detectoarele noastre și zgomotul de fond”, a explicat Eriksen într-un comunicat de presă, „încât chiar și un singur eveniment ieșit din comun, precum cel pe care l-am descoperit, este important”.

Ulterior, într-un interviu acordat Al Jazeera, el a afirmat că următorul pas esențial este să se asigure că ceea ce au descoperit este într-adevăr „ceva nou” și nu un semnal captat din „zgomotul de fond”.

„Există două provocări: operarea unui detector atât de complex precum LZ și diferențierea zgomotului de fond rar de potențialele semnale”, a spus el. „Zgomotul de fond pe care îl înregistrăm apare foarte rar, dar la fel se întâmplă și cu materia întunecată.”

Materia întunecată trece chiar și prin corpurile noastre, dar interacționează extrem de rar, iar în detectoarele lor se preconizează mai puțin de cinci evenimente pe an, a spus el.

Rick Gaitskell, purtătorul de cuvânt al LZ și fizician la Universitatea Brown, a afirmat că oamenii de știință „nu vor să se grăbească”.

„Nu pretindem că am observat materia întunecată”, a adăugat el.

Cât de semnificativ este acest lucru?

Fizicienii îl numesc cel mai convingător semnal pe care LZ l-a produs până acum – ceea ce ar putea fi un indiciu către prima dovadă reală a existenței unei particule pe care fizica, așa cum o înțelegem în prezent, nu a reușit să o explice.

Theresa Fruth, fizician la Universitatea din Sydney, care a lucrat și ea la acest studiu, a declarat pentru ABC News că acest eveniment este captivant deoarece a fost retestat de mai multe ori și a rezistat verificărilor.

„Acest eveniment pur și simplu nu dispare, chiar și după numeroase, numeroase verificări.”

Pentru Eriksen, descoperirea materiei întunecate ar fi revoluționară, având în vedere cât de puțin știm despre univers.

„[Până la] 85 la sută din materia universului este materie întunecată”, a declarat el pentru Al Jazeera. „Noi înțelegem doar 15 la sută. Ar putea fi revoluționar. Nu știm ce proprietăți are, în afară de interacțiunea prin gravitație. Tocmai asta a făcut ca totul să fie atât de dificil.”