Физичарите се повеќе дознаваат за тоа што не е темната материја. Тоа ќе им помогне да дознаат што е всушност тоа.

Астрологијата и физиката на честички – или барем нивната популарна верзија – стремат да бидат грандиозни. Хигзоновиот бозон, кој неодамна беше откриен во Церн, европската лабораторија за честички, не е само стара честичка. На разочарување на многу физичари, таа беше наречена „Божја честичка“. Книгите за космосологијата ветуваат откривање и на „материјалот од кој е составена вселената“, додека нивните академски автори дискутираат на различни теми околу „теоријата за се што постои“.

Сепак, реалноста е поразочарувачка – или можеби повозбудлива, зависи на која страна пропаѓате. Физичарите имаат одлични точни теории да го опишат однесувањето на нештата од кои се составени атомите. Но исто така знаат и дека оваа материја учествува со помалку од 5 проценти во создавањето на супстанцијата. Меѓникот е поставен помеѓу „темната енергија“, лошата сила која е одговорна за експанзијата на забрзувањето во универзумот, и „темната материја“, фантомското нешто чие постоење изгледа е неопходно за да се даде смисол на поредокот на небото. И двете се предмет на интезнивни проучувања, и двете остануваат длабоко мистериозни.

На 30 октомври, тимот кој спроведува експериментот во Големиот подземен ксенон (Лукс) во рудник 1.500 метри под Јужна Дакота, најави резултати од нивните први три месеци потрага по темната материја: нема ништо. Тоа е голема вест. Се судира со доказите од неколку други експерименти кои навестуваат дека темната материја сепак била забележана. А Лукс е најчувствителниот детектор на темна материја било кога создаден.

Историјата за темната материја датира уште од 1933 година, кога Фриц Цвики, швајцарскиот астрофизичар кој работел во Калифорнискиот институт за технологии, забележа нешто чудно. Галаксиите кои тој ги набљудувал изгледало дека се движат на начин несоодветен со гравитациската сила од соседните галаксии. Тоа го довело до тврдењето дека универзумот е исполнет со повеќе нешта од оние кои можат да се видат со оптички телескоп.

Оттогаш се собрале и други докази, од начините на кои галаксиите се вртат до мерење на избледувањето на светлината од Големот прасок, и дисторзирачките ефекти од концентрациите на маса со големина на галаксии кои ја имаат врз патувањето со брзина на светлината во вселената. Ниту едно од овие докази немало смисол без да се претпостави постоење на голема количина од екстра маса (повеќе од пет пати од количината на атомската материја) покрај она што астрономите всушност можат да го видат. Мал дел од невидливата маса можеби е банален: планети без сонца, црни дупки кои лутаат, неутронски ѕвезди и слично. Но за да се биде конзистентен со астрономските набљудувања, поголемиот дел од тоа мора да биде непозната материја.

Отсутни пријатели

Првиот кандидат за тоа е Вимп, или Слабо интерактивна масивна честичка, која сспоред говорот на физичарите е голема честичка која е одговорна за две од четирите фундаментални сили во универзумот. Вимп е под влјание на слабата нуклеарна сила (која владее со радиоактивното распаѓање, помеѓу другие нешта) и со гравитацијата, но нејзината способност да ги игнорира и магнетизмот и силната сила која задено ги држи со нуклеусот, ги прави неразбирливи нештата кои се едвај интеркативни со атомската материја.

Експериментот Лукс се состои од цилиндар исполнет со 368 кг. течен и гасовиден ксенон, кој е потопен во резервоар со 270.000 литри вода. Ако Вимп се вистински, голем број од нив би требало да протекуваат низ цилиндерот во секоја секунда. Повремено Вимп би требало да удираат во протони или неутрони во нуклеусот на атомото на ксенонот, да бидат во интеракција со нив преку слаба нуклеарна сила, а тоа да предизвикува нуклеусот да се отргнува. Потоа атомот би емитирал едвај видлива од светлина која ќе биде забележана од ултра чувствителните детектори на машината. Штитот од вода и локацијата на машината сместена длабоко под земјата, се дизајнирани за да заштитат од космичките зрачења, од сончевата радијација и од се друго кое може да доведе до лажен аларм.

Досега Лукс не успеа да пронајде ништо важно, затоа што работи спротивно на ветувачкиот ред од докази. Во изминатите неколку години се забележале неколку други докази за темна материја кои честичките Лукс ги бараат. Неодамна, во април, од Криогенската потрага по темна материја (Цдмс) лоцирана во рудник за железна руда во Минесота, објавија три потенцијани присуства на Вимп, со степен на веројатност од 99,8 проценти. (Ова можеби звучи високо, но во физиката за честички тоа е резултат со само средно значење). Даниел Мекинзи, физичар на Универзитетот Јејл кој е портпарол во Лукс, вели дека ако резултатите на Цдмс се точни, тогаш Лукс би забележале околу 1,500 Вимп за време од првите три месеци од експериментот.

Иако дефинитивното забележување на темна материја би предизвикало поголем интерес во јавноста (исто така и Нобелова награда), резултатот со празни раце е исто така витален дел од науката. Вимп за кој сонуваат теоретичарите се скоро бесконечни во нивната различност, вели Кетрин Мек, космолог во Универзитетот во Мелбурн, со мноштво различни маси и нивоа на сјајност кога се во интеракција со остатокот од космосот. Рик Гејтскејл, главниот научник во Лукс, признава дека две децении долгиот лов по темната материја открило само околу половина од нејзините својства.

Процес на елиминација

Кога астрофизичарите се нафрлаат врз проблемот барајќи кон надвор, нивните противници физичари за честички бараат кон внатре. Главните луѓе во Големиот Хадрон колајдер во Церн, оссвежени по потрагата по Хигзовиот бозон, се обидуваат да забележат потпис на темната материја барајќи делчиња кои недостасуваат од енергија во остатоците кои се создале при сударот на честичките со голема брзина во машината.

Други тимови на научници пак бараат во вселената, наместо под земја. Алфа магнетскиот спектрометар (Амс), кој е приврзан на меѓународната вселенска станица, е направен за да трага по темната материја со забележување на честички наречени позитрони, создадени кога Вимп во Млечниот пат се судираат и се впиваат едни со други. Во април оние кои управуваат со Амс најавија резултати кои се конзистентни со идејата дека таквите впивања се случуваат, иако д-р Мек потенцира дека овие резултати се прелиминарни и дека позитроните исто така може да дојдат и од други нешта, како што се пулсарите.

Тогаш, сето она што досега големите истражувања го открија е ништо. Но секој негативен резултат брише извесни теории, а истакнува други, со што се стеснува концептуалниот простор каде темната материја може да се крие. Повеќето физичари порано или подоцна очекуваат големо забележување. Но ако од секое истражување се излегува со празни раце, тогаш тоа може да биде највозбудливиот негативен резултат од сите – и кој ќе доведе до сознанието дека што и да е одговорно да движењето на галаксиите е уште почудно отколку што луѓето мислат.