Acum circa un an, experimentul XENON 1T desfășurat la laboratorul subteran de la Gran Sasso, Italia, a observat un exces de evenimente care se credea că ar putea fi datorat materiei întunecate. Un nou studiu arată că acest rezultat ar putea avea de-a face nu cu materia, ci cu energia întunecată, acea misterioasă energie care duce la expansiunea accelerată a Universului.
Experimentul XENON1T de la Gran Sasso
XENON1T este un detector de particule instalat la laboratorul subteran de la Gran Sasso, în Italia, care funcționează având la bază xenon lichid și un detector numit TPC (Time Projection Chamber). Prin interacțiunea cu materia din detector, particulele exotice de materie întunecată ar lăsa energie ce ar duce la formarea unor semnale electrice care ar indica prezența materiei întunecate. XENON1T nu este singurul experiment de acest gen de la Gran Sasso, însă este unul dintre cele mai sensibile.
Acum circa un an, acest experiment a descoperit un număr de evenimente ce ar putea indica un semnal datorat materiei întunecate. Acest semnal ar putea avea însă și o altă origine: de la banale fluctuații statistice, la surse de fond care nu au fost încă identificate. Și ar putea exista și o altă explicație, extrem de exotică: evenimentele să fie datorate nu materiei, ci energiei întunecate.
Materia și energia întunecate
Din câte știm la ora actuală, Universul ar fi compus din materia formată din particulele pe care le cunoaștem, cele din Modelul Standard precum electroni sau cuarci, doar în proporție de 5%. Restul ar fi materie întunecată (cam 25%) și energie întunecată (70%).
Materia întunecată ar fi cea care ar determina viteza mai mare a stelelor în periferia galaxiilor datorată atracției gravitaționale, în plus față de cea exercitată doar de materia normală. Bizara energie întunecată ar fi cea care duce le expansiunea accelerată a Universului.
Din ce anume sunt formate materia și energia întunecate? Materia întunecată ar putea fi alcătuită din particule pe care încă nu le-am descoperit, care nu fac parte din Modelul Standard. Energia întunecată este un adevărat mister: originea acesteia ar putea avea de-a face cu fenomene cuantice sau cu existența unor câmpuri de energie în Univers descrise de noi teorii.
Este semnalul văzut de XENON1T datorat materiei întunecate?
Cercetătorii au analizat cu atenție semnalele măsurate de XENON1T și au considerat că ele s-ar putea datora unor particule cu masa extrem de mică numite axioni. Totuși, această ipoteză ridică o serie de probleme. Dacă axioni de acest gen ar exista, modelul stelar ar fi în criză: stelele mai masive decât Soarele nu ar evolua așa cum le vedem.
Nu pare deci foarte plauzibil ca semnalul experimentului XENON1T să fie datorat acestor particule. Și atunci?
Energia întunecată în XENOX1T
O nouă ipoteză arată că semnalul experimentului XENON1T ar putea avea de-a face cu energia întunecată. Acest rezultat a fost recent publicat într-un articol apărut în revista Physical Review D. Practic, o a cincea forță (nu una dintre cele patru cunoscute: gravitațională, electromagnetică, nucleară tare și nucleară slabă) ar există în Univers și ea ar constitui și originea energiei întunecate.
La distanțe mari, această forță ar avea efecte măsurabile; pe distanțe mici însă (precum cele din Sistemul Solar, de exemplu) ea ar fi „ecranată” – un efect dinamic care „ascunde” această a cincea forță, tocmai pentru că nu o observăm. Există un mecanism denumit chameleon screening (o ecranare cameleonică) care ar duce la apariția unui semnal în XENON1T asemănător cu cel văzut, care depinde de câmpul magnetic al Soarelui (pentru detecția axionilor).
Pe viitor
La ora actuală nu avem confirmarea faptului că XENON1T ar avea un semnal datorat materiei sau energiei întunecate. Pe viitor însă noi experimente și mai sensibile, precum XENON îmbunătățit, LUX-Zepelin și PandaX-xT, ar putea măsura semnale mult mai intense, dacă într-adevăr teoria este cea corectă. Vom vedea în anii ce urmează dacă vom înțelege sursa energiei întunecate sau, dimpotrivă, ea va rămâne în continuare un mister.
