«Δεν καταγράψαμε κανένα συμβάν που σχετίζεται με οποιοδήποτε είδος σκοτεινής ύλης» ανακοίνωσε την Τετάρτη ο Ρικ Γκάιτσελ του Πανεπιστημίου Μπράουν, εκπρόσωπος του Μεγάλου Υπόγειου Ανιχνευτή Ξένου ή LUX.

Το μυστήριο και ο ανιχνευτής

Το LUX, μέχρι σήμερα ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής σκοτεινής ύλης, σχεδιάστηκε για την αναζήτηση υποθετικών σωματιδίων που ονομάζονται WIMP (ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια μεγάλης μάζας, σε ελεύθερη απόδοση), από τα οποία ενδέχεται να αποτελείται η λεγόμενη σκοτεινή ύλη.

Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης χρονολογείται στη δεκαετία του 1930, όταν οι αστρονόμοι αντιλήφθηκαν ότι η μάζα και η βαρύτητα των σωμάτων που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν είναι αρκετή για να εξηγηθεί η κίνηση των γαλαξιών.

Έκτοτε έχει υπολογιστεί ότι η κανονική ύλη -από τους πλανήτες και τα άστρα μέχρι τους γαλαξίες- δεν αντιστοιχεί παρά μόνο στο 16%  της ύλης στο Σύμπαν, ενώ το υπόλοιπο 84% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.

Η σκοτεινή ύλη γίνεται αντιληπτή λόγω της βαρυτικής της επίδρασης στους γαλαξίες, οι επιστήμονες όμως δεν έχουν ιδέα από τι αποτελείται. Γνωρίζουν πάντως ότι δεν εκπέμπει, δεν ανακλά και δεν διαθλά την ακτινοβολία, γι' αυτό και είναι κυριολεκτικά αόρατη.

Τα σωματίδια

Ένα είδος υποθετικής ύλης που έχει προταθεί ως εξήγηση στο μυστήριο είναι τα σωματίδια WIMP, σωματίδια μεγάλης μάζας τα οποία δεν αλληλεπιδρούν με τα άτομα ούτε με τον ηλεκτρομαγνητισμό του φωτός και επομένως δεν είναι ορατά. Σύμφωνα με τη θεωρία, όμως, τα WIMP αλληλεπιδρούν μέσω της βαρύτητας και της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, η οποία ευθύνεται για ορισμένα είδη ραδιενέργειας.

Χάρη σε αυτές τις ιδιότητες, τα WIMP -εφόσον υπάρχουν- θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με τους πυρήνες των ατόμων ξένου μέσα τον ανιχνευτή LUX.

To μηχάνημα των τριών τόνων βρίσκεται στην Υπόγεια Ερευνητική Εγκατάσταση του Σάνφορντ, ένα παλιό ορυχείο χρυσού βάθους 2.300 μέτρων στο Μπλακ Χιλς της Νότιας Ντακότα, το οποίο μονώνει το σύστημα από την κοσμική ακτινοβολία. Στην καρδιά του συστήματος βρίσκεται ένα κάνιστρο με 370 κιλά υγροποιημένου αερίου ξένου.

Η ιδέα είναι ότι τα σωματίδια WIMP θα φτάνουν σε τέτοιο βάθος επειδή δεν αλληλεπιδρούν με την ύλη των υπερκείμενων βράχων. Όταν όμως συγκρούονται με άτομα ξένου προκαλούν τον ιονισμό τους και την εκπομπή αμυδρών φωτεινών λάμψεων, οι οποίες καταγράφονται με φωτοπολλαπλασιαστές.

το βημα