Ciemność, widzą ciemność! Czyli ślad tajemniczej ciemnej materii
Piotr Cieśliński

Spory nadmiar pozytonów - cząstek antymaterii, które są alter ego elektronów w
świecie antymaterii - wykrył detektor AMS na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. To
może być namacalny dowód na to, że tajemnicza ciemna materia rzeczywiście istnieje.
O odkryciu poinformowali w środę fizycy na seminarium w ośrodku jądrowym CERN pod
Genewą. Magnetyczny Spektrometr Alfa (AMS) został zbudowany kosztem 1,6 mld dol. i
przed dwoma laty umieszczony na orbicie. Mierzy promieniowanie kosmiczne, czyli
wysokoenergetyczne cząstki przemierzające przestrzeń kosmiczną, zanim zderzą się z
ziemską atmosferą.
Wielu naukowców uważa, że to ten detektor dostarczy wreszcie pierwszych konkretnych
informacji dotyczących ciemnej materii. Na jego pierwsze wskazania niecierpliwie
czekano, bo apetyt na jakiekolwiek wieści o tej tajemniczej substancji jest ogromny i
dotąd niezaspokojony.
Ta materia wymykała się dotąd wszelkim poszukiwaniom. Wiadomo tylko, że nie świeci i
nie pochłania światła, jest całkowicie niewidoczna. A jest jej we Wszechświecie -
bagatela - blisko siedem razy więcej niż atomów, z których jesteśmy zbudowani my sami
i wszystko to, co nas otacza. Co więcej, gromadzi się ona w tych samych miejscach,
gdzie zwykłe gwiazdy, planety i obłoki gazów międzygwiazdowych, czyli w galaktykach i
wokół nich. W zasadzie jest nawet na odwrót. To nasza materia gromadzi się tam, gdzie
jest ta ciemna.
Większość modeli ewolucji kosmosu zakłada dziś, że to ciemna materia tworzyła
potężne włókna i grona, które grawitacyjnie ściągnęły świecącą materię i ułatwiły jej
sformowanie widocznych galaktyk i gromad.
Jednym słowem, wszystko to, co świeci i przez teleskopy jest widzialne w kosmosie,
można porównać do świecidełek rozwieszonych na rozległym rusztowaniu z niewidocznej
ciemnej materii.
To rusztowanie astrofizycy widzą nie tylko oczami wyobraźni. Ciemna materia swą
wielką masą wpływa na ruch galaktyk, a także zakrzywia światło z odległych gwiazd.
Wszystko to mierzono i obserwowano od wielu lat (jako pierwszy już w 1932 r. robił to
astronom Fritz Zwicky).

Ale z czego jest złożona ta substancja?

Jak jej dotknąć? Hipotez jest prawie tyle, ilu fizyków zajmujących się tą zagadką.
Niektórzy zresztą twierdzą, że nie ma żadnej ciemnej materii, a wszystkie obserwacje
galaktyk będą do siebie pasować, jak tylko odpowiednio zmodyfikujemy prawo ciążenia.

Większość jednak uważa, że mamy do czynienia z nieznanymi jeszcze cząstkami
elementarnymi, które zresztą zrazu ochrzczono mianem WIMP, co jest skrótem od "słabo
oddziałujące masywne cząstki", co znakomicie oddaje naszą skąpą o nich wiedzę. Bo
gdyby oddziaływały "silnie", to już dawno dałyby o sobie znać dociekliwym naukowcom w
laboratoriach.

W wielu eksperymentach na całym świecie od dawna szuka się cząstek WIMP. Skoro są w
naszej galaktyce, to przelatują też przez Układ Słoneczny i Ziemię - więc
przynajmniej teoretycznie od czasu do czasu powinny się zderzać z naszymi atomami.

Fizycy umieszczają więc swoje detektory gdzieś pod grubą warstwą ziemi - żeby odsiać
zwykłe promieniowanie z atmosfery i kosmosu - i wypatrują takich rzadkich kolizji. Na
przykład Włosi, którzy trzymają swoją aparaturę w tunelu pod masywem Gran Sasso w
Apeninach, w 2000 roku ogłosili, iż natrafili na ślad WIMP-ów, ale do dziś nie
zostało to potwierdzone.

Innym kierunkiem poszukiwań są pomiary promieniowania kosmicznego. Hipotezy mówią,
że cząstki ciemnej materii powinny się rozpadać lub anihilować z sobą nawzajem, czego
ubocznym produktem byłyby cząstki i antycząstki znanej nam materii, a także jądrowe
promieniowanie gamma. Wszelkie anomalie w promieniowaniu kosmicznym mogłyby być
sprawką ciemnej materii.

Rzeczywiście od 20 lat fizycy mierzą nadwyżkę pozytonów (antyelektronów) w
promieniowaniu kosmicznym, co może być odciskiem palca ciemnej materii. Ale nie musi.

Magnetyczny Spektrometr Alfa został wysłany w kosmos po to, żeby rozstrzygnąć
sprawę.

Będziemy wiedzieć za kilka miesięcy

W środę w ośrodku CERN pod Genewą prof. Samuel Ting, szef eksperymentu AMS, ogłosił
pierwsze wyniki pomiarów. Niebawem zostaną opublikowane w "Physical Review Letters".

Potwierdziło się to, że strumień promieniowania kosmicznego niesie nadwyżkę
pozytonów. Detektor zarejestrował 400 tys. pozytonów o energiach pomiędzy 0.5 GeV a
350 GeV, zaobserwowano wzrost udziału pozytonów pomiędzy 10 GeV a 250 GeV.

Co więcej, dane nie wskazują na jakikolwiek wyróżniony kierunek, z którego te
cząstki przylatują. - Obserwacje te są zgodne z hipotezą o pochodzeniu kosmicznych
pozytonów z anihilacji ciemnej materii - mówił prof. Ting. Dodał jednak, że wciąż
jeszcze nie wystarczają do wykluczenia innych scenariuszy. Być może pozytony pochodzą
z pulsarów rozrzuconych wokół galaktyki.

- W ciągu najbliższych miesięcy AMS da nam ostateczną odpowiedź na pytanie, czy
pozytony potwierdzają istnienie ciemnej materii, czy też pochodzą z innego źródła -
zapowiedział uczony

Cały tekst: http://wyborcza.pl/1,75476,13673797,Ciemnosc__widza_
ciemnosc__Czyli_slad_tajemniczej_ciemnej.html#ixzz2P
Qer95sm