Náš vesmír podle mnohých náznaků tvoří kromě běžné, viditelné hmoty, ještě temná hmota (a také temná energie. Ponecháme-li stranou temnou energii, přízrak urychlující rozpínání vesmíru, tak by nás měla obklopovat spousta temné hmoty. Jsme si skoro jistí, že existuje, že ji už už chytneme pod krkem a konečně přijdeme na to, co je zač – jenže temná hmota dál naprosto tvrdošíjně vzdoruje veškerým pokusům o své objevení.

 

 

Mnozí vkládali naděje do experimentu LUX (Large Underground Xenon), který funguje hluboko v podzemí Sanford Underground Research Facility v Jižní Dakotě. Cílem experimentu je přímo detekovat WIMPy, čili slabě interagující masivní částice, které náležejí k významným kandidátům na temnou hmotu. Pokud by LUX přistihl WIMPy při pletce s běžnou hmotou, tak by bylo vymalováno. Experiment LUX stál zhruba 10 milionů dolarů a v hloubce asi 1,5 kilometru pod zemí, kde je odstíněný před všelijakým zářením, políčil na WIMPy 370 kilogramů kapalného xenonu. Jde o naprosto výjimečně citlivé zařízení. Ještě citlivější, než vědci původně plánovali. Kdyby prý částice temné hmoty interagovaly s nalíčeným xenonem, tak je prakticky jisté, že by to LUX zaregistroval.

 

 

Jenže se to nestalo. Zhruba před měsícem, na mezinárodní konferenci o temné hmotě IDM 2016 v britském Sheffieldu, jistě poněkud zkroušený tým experimentu LUX oznámil, že dvacetiměsíční intenzivní pátrání po WIMPech, které se odehrálo mezi říjnem 2014 a květnem 2016, vyznělo naprázdno. Zjistily to počítače Brownovy univerzity a Lawrence Berkeley National Laboratory, když svižně projely půl milionu gigabytů dat, získaných za 20 měsíců pozorování. Experiment LUX žádné částice temné hmoty nezachytil.

 

Pro modely temné hmoty to je asi takové, jako kdyby někdo mezi ně hodil bombu. Řada z nich teď podle všeho skončí. Všechno zlé je ale pro něco dobré. Samotná myšlenka WIMPů stále žije a fyzici budou dál hledat slabě interagující masivní částice. Neúspěch detektoru LUX ukáže cestu nové generaci experimentů pátrajících po temné hmotě. Jedním z takových experimentů by měl být i LUX-ZEPLIN (LZ), který ve stávajících prostorách Sanford Underground Research Facility nahradí experiment LUX. Namísto zhruba třetiny tuny kapalného xenonu bude mít k dispozici 10 tun této podivuhodné kapaliny. Odborníci očekávají, že LZ bude ještě sedmdesátkrát citlivější nežli experiment LUX. V provozu by tento experiment měl být v roce 2020. Nezbývá než doufat, že tuny kapalného xenonu navíc budou co platné.

O vyjádření k ostře sledovaným výsledkům experimentu LUX jsme požádali Pavla Bakalu, odborníka na obecnou teorii relativity a chování hmoty a záření v blízkosti černých děr a neutronových hvězd, z Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě:

Zdá se, že cesty k nové fyzice ležící za hranicemi Standardního modelu částicové fyziky, obecné relativity i kosmologického Lambda-CDM modelu budou podstatně klikatější a obtížnější, než jsme doposud optimisticky předpokládali. Zatímco spektakulární experimentální důkazy existence gravitačních vln a Higgsova bosonu neoddiskutovatelně potvrzují prediktivní sílu obecné relativity i částicového standardního modelu, všechny experimenty snažící se překročit jejich omezení a nalézt cestu k mýtické sjednocující Teorii všeho prozatím selhávají.

Pravděpodobně nám chybí zásadní vodítko, klíčová myšlenka, kde a jak novou fyziku hledat. Měl by to asi být nosný nápad analogický principu ekvivalence, který nasměroval Einsteina na cestu k realistické teorii gravitace, obecné relativitě. Současný bohatý matematický a fyzikální teoretický aparát sice umožňuje konstruovat nespočetné množství bizarních virtuálních světů, nicméně smyslem fyziky je hledat popis našeho skutečně existujícího universa. 

Video:  Searching for Dark Matter, the LUX and LZ Experiments - Dan Akerib

Literatura
Brown University 21. 7. 2016, Wikipedia (Large Underground Xenon experiment).