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.

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.

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.