Experiment XENON1T lovil temnou hmotu a možná chytil temnou energii  
Představte si, že s velkou námahou vybudujete podzemní detektor na temnou hmotu. Navzdory vynaloženému úsilí žádnou temnou hmotu nenajde. Namísto toho získá nečekaná data, která by mohla být první pořádnou stopou temné energie. To je v kostce příběh experimentu XENON1T v italském podzemí.
Detekovali jsme namísto temné hmoty temnou energii? Kredit: CC0 Public Domain.
Detekovali jsme namísto temné hmoty temnou energii? Kredit: CC0 Public Domain.

Je to ironie. Příznačná pro marné pachtění za temnou hmotou. Experiment XENON1T v podzemí Itálie byl navržený tak, že měl detekovat částice temné hmoty. Vlastně už ani nikoho nepřekvapilo, že žádnou temnou hmotu nenašel. Vědci britské University of Cambridge ale zaznamenali jisté nečekané výsledky a nabízejí výstřední vysvětlení. Pokud samozřejmě nejde o chybu měření či nějakou technickou závadu.

 

Sunny Vagnozzi. Kredit: S. Vagnozzi.
Sunny Vagnozzi. Kredit: S. Vagnozzi.

Za zvláštní data podle nich nemůže temná hmota, nýbrž temná energie. Je to sice jako chytit ve střední Evropě bánší namísto hejkala, ale budiž. Sunny Vagnozzi a jeho kolegové vytvořili model, který měl vysvětlit neobvyklé výsledky z experimentu XENON1T. Dospěli k závěru, že za tím mohou být „částice temné energie“, které vznikají v silných magnetických polích v okolí Slunce. Mluvit o „částicích“ v souvislosti s temnou energií je přitom poměrně nestandardní.

 

Sami badatelé připouštějí, že jejich výsledky ještě bude nutné pořádně ověřit dalšími experimenty. XENON1T byl navržený k přímé detekci temné hmoty, jejíž částice by se mohly srážet s běžnou hmotou. Málokdo čekal, že by pomohl s temnou energií. Ta je ještě mnohem tajemnější než temná hmota, pokud vůbec existuje. Vědci obvykle pátrají po temné energii prostřednictvím gravitačních interakcí. Temná energie byla „vymyšlena“ kvůli pozorovanému urychlování rozpínání vesmíru, takže by mohla mít něco společného s gravitační silou.

 

Italská Laboratori Nazionali del Gran Sasso, kde pracuje experiment XENON1T. Kredit: TQB1 / Wikimedia Commons.
Italská Laboratori Nazionali del Gran Sasso, kde pracuje experiment XENON1T. Kredit: TQB1 / Wikimedia Commons.

Podivná data z experimentu XENON1T byla nejprve považována za projev axionů. To jsou extrémně lehké částice, které se počítají ke slibným kandidátům na temnou hmotu. Postupně se ale ukázalo, že vysvětlení s axiony nesedí na modely evoluce hvězd. Pokud jde o temnou energii, většina modelů s tímto prchavým přízrakem vesmíru vede k existenci „páté síly“, která by rozmnožila řady základních fyzikálních sil. Problém je, že Einsteinova obecná relativita funguje přinejmenším v lokálním vesmíru velice dobře. Další základní fyzikální síla tudíž není moc žádoucí. Řada modelů temné energie proto využívá speciální „clonící mechanismy“ (screening mechanism), které pátou sílu „ukrývají“, neboť se zjevně téměř neprojevuje.

 

Vagnozziho tým použil model s takzvaným chameleonským cloněním (chameleon screening). Model předpokládá, že chameleonské clonění znemožňuje produkci částic temné energie ve velmi hustých objektech, čímž se vyhýbá problémům, jaké mají modely s axiony. Vagnozzi k tomuto dodává, že tento přístup šikovně odděluje to, co se děje v relativně hustém lokálním vesmíru od dějů na největších úrovních. Tam je hustota hmoty zcela mizivá.

 

Pokud XENON1T opravdu detekoval stopy temné energie, tak by to teď mělo jít docela rychle. Tento experiment v upgradované verzi anebo podobné experimenty, jako je LUX-Zeplin či PandaX-xT, by podle badatelů mohly přímo detekovat temnou energii během příštího desetiletí. Uvidíme.

 

Video: XENON1T - Enlightening the Dark - Short Version

Literatura

Cambridge Network 17. 9. 2021.

Physical Review D 104: 063023.

Datum: 17.09.2021
Tisk článku

Související články:

Temná hmota pokořila grandiózní detektor LUX     Autor: Stanislav Mihulka (23.08.2016)
Detektor temné hmoty pozoroval nejvzácnější událost v historii vědy     Autor: Stanislav Mihulka (25.04.2019)
Překvapení pod horou: Experiment XENON1T hlásí nečekané výsledky     Autor: Stanislav Mihulka (18.06.2020)



Diskuze:

Já se domnívám že vesmír je troid,

Karel Ralský,2021-09-20 19:11:08

kdy jedna část s menším obvodem padá do černé díry(bezčasí) vnitřními okraji a my se nacházíme někde v jedné třetině výletu z černé díry "mylně interpretován jako velký třesk" kdy vůči středu se pohybujeme rychlostí světla či naopak a díky "zpomalování několika promile %" kondenzuje z energie a prostoru čas tedy gravitaci čili viditelnou hmotu. Vše ostatní jsou jen projevy setrvačnosti, včetně vírů černých děr a okrajů prostoru(temné hmoty) a zrychlené expanze na větších škálách protože vidíme jen malou část asi jako cestující mravenec v jednom vagóně(viditelného vesmíru) téměř nekonečného vlaku.A myslím si také že i tento prstenec je jakýmsi "šnekem" vnořený do jiné dimenze.

Odpovědět

temno

Zdeněk Řezáč,2021-09-19 04:53:45

A kdo přijde na to, že se jedná o magnetickou odpudivost?

Odpovědět


Re: temno

Zicho Trenčiansky,2021-09-20 13:52:13

presne tak, vesmir je elektromagneticky a cele lovenie temnej hmoty a energie a hladanie fantasktynch castic, je nakoniec prach, ktory sme nevideli a elektromagnetizmus, ktori sme podcenovali.

Lenze to potom mozete prepisat takmer 100 rokov fyziky, vyskrnut z ucebnic cierne diery ... a co uplne politicky nepriechodne, zrusit vplyv cloveka na klimu ... nakolko ked sa na sustavu Zem,Slnko,Galaxia zacneme pozerat ako na elektromagnety v meniacom a vlniacom sa magnetickom poli, vplyv cloveka je irrelevantny ;)

Odpovědět

Jedina sila

Petr Bartoš,2021-09-18 08:45:55

A neni mozne, ze gravitace a temna energi jsou projevy te same sily? Myslim tim, ze by se sila gravitace menila se vzdalenosti tak, ze postupne slabne az nakonec zmeni smer sveho pusobeni a na ohromne vzdalenosti pusobi odpudive misto pritazlive?

Odpovědět


Re: Jedina sila

Richard Pálkováč,2021-09-18 09:16:23

Súhlasím, že gravitácia a temná energia sú prejavmi tej samej sily. Tá zmena smeru pôsobenia na ohromné vzdialenosti mi ale nepripadá logická.

Odpovědět


Re: Re: Jedina sila

David Oplatek,2021-09-19 13:24:14

Logická být nemusí, stačí, když by seděla matematicky a bylo v souladu s dalšími důsledky. Kvantová mechanika je taky značně neintuitivní.

Odpovědět


Re: Jedina sila

Radek Novák,2021-09-20 15:27:37

Mno, zajímavá úvaha. Dá se říci, že zatím je to jediná interakce, která se jaksi neskládá (?) z nějakých protipólů, které by spolu nastolily "rovnovážný", neutrální stav. Takže - co kdyby tedy pravidlo pro gravitaci vypadalo asi tak, že kladná je v místě nahromadění hmoty, zatímco v místech její absence nabývá opačného znaménka? Intenzitu obou nábojů by ovliňovalo množství a prostorová koncentrace hmoty. V galaxiích by takto převládal kladný náboj, a naopak ve voidech záporný. A vzhledem k tomu, že hmoty je cca 4% všeho ve viditelném vesmíru, mělo by to za následek nejen jeho rozpínání, ale i zrychlování tohoto rozpínání, jak se postupně velikost voidů s rozpínáním zvětšuje. Pak by zároveň temná hmota mohla být "globální" složkou kladného náboje v prostoru nahromadění hmoty, jakási vzdálenější aura mračna hmotných objektů, podobnější chování záporného pólu.

Odpovědět

rozpínání vesmíru

Vratislav Zapletal,2021-09-18 07:00:55

Nějak mi nedochází, na co by měla být potřebná temná energie při rozpínání vesmíru. Věci se i bez nějaké další energie šíří z místa kde něco je, do míst kde není nic. Například při difuzi. A pokud je tam dál čím dál větší nic, tak se proces může zrychlovat.

Odpovědět


Re: rozpínání vesmíru

Richard Pálkováč,2021-09-18 09:12:58

Nějak ste zabudol na pôsobenie gravitácie.

Odpovědět


Re: Re: rozpínání vesmíru

Pavel Krajtl,2021-09-19 00:04:32

Co se stane s gravitací která 'narazí' na 'konec' vesmíru? Nezakřiví se, a nezačne působit zpět?

Odpovědět


Re: Re: Re: rozpínání vesmíru

Richard Pálkováč,2021-09-19 09:18:29

Fyzikálne môže existovať koniec (okraj) našej Slnečnej sústavy, koniec našej galaxie, našej galaktickej kopy ..., nášho lokálneho vesmíru , ale koniec vesmíru ako celku nie. Za koncom vesmíru by totiž muselo byť NIČ a to je fyzikálne nedetekovateľné. Dá sa o tom len filozofovať.

Gravitácia (ak ju chápeme ako zakrivený časopriestor) sa kadejako zakrivuje, ale stále je to jednopólová interakcia a nezakrivuje sa ako dvojpólové, napríklad magnetické / elektromagnetické pole. Takže aj keď si vezmete nejakú obrovskú čiernu dieru (niekto si myslí, že aj náš vesmír je čierna diera), ktorá všetko okolo seba pohlcuje, robí to práve z toho dôvodu, že jej gravitačné pôsobenie pôsobí do okolia nekonečne, klesajúco so štvorcom vzdialenosti.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: rozpínání vesmíru

David Oplatek,2021-09-19 13:26:05

Myslel jsem, že je vesmír zakřiven sám do sebe, takže pojem "za vesmírem" by pak nedával smysl. "Za vesmírem" by se měl nacházet totiž vesmír sám.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: rozpínání vesmíru

Richard Pálkováč,2021-09-19 14:52:56

Niekedy ľudia rozmýšľali nad tým, čo sa stane, keď prídu na kraj sveta, kam potom spadnú ? Elegantným riešením bolo, že svet je guľa, ku ktorej nás niečo priťahuje a teda z nej nespadneme a môžeme ísť po nej do nekonečna, nikdy neprídeme na okraj.

Takéto elegantné riešenie pre vesmír hľadajú mnohí aj dnes. Nikto ešte ale nevymyslel ďalekohľad, do ktorého keby som sa pozrel, uvidel by som v ňom sám seba ako pozerám do ďalekohľadu (bez použitia zrkadiel). Merania tiež ukazujú, že náš vesmír je dokonale plochý, teda je to rastúca guľa, s plochou geometriou, kde súčet uhlov trojuholníka v priestore je 180 stupňov.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: rozpínání vesmíru

David Oplatek,2021-09-19 20:01:09

Já četl něco jiného.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: rozpínání vesmíru

Václav Dvořák,2021-09-19 21:17:13

Právě že není dokonale plochý, ale právě podle posledních měření je mírně zakřivený. Takže to s tím zrcadlem by mohlo fungovat - ovšem až, poté až by se částice vrátily z paralelního vesmíru 1. řádu (tj. té části která se nám už vzdaluje nadsvětelnou rychlostí). Proto by to čekání nejspíš trvalo nekonečnou dobu :)

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace