Защо физиците търсят тъмна материя на 2 километра под земята

Доколкото астрономите, които изучават Вселената, могат да преценят: само около 5% от нея се състои от материя. Останалата, или преобладаващата, част от нея е тъмна материя (около 27%) и тъмна енергия (около 68%).

Тъмната материя е невидима материя, която не излъчва собствена светлина и взаимодейства с нормалната материя само чрез гравитацията, за което можем да видим доказателства в галактиките и галактическите купове. Но тъй като изглежда, че тя е пет пъти повече от обикновената, учените, разбира се, са в търсене на преки доказателства за нейното съществуване.

Един от подходите за намирането ѝ – може би нелогичен, тъй като тя обяснява това, което виждаме в звездите и галактиките – е да се насочим към земята.

По света има няколко подземни съоръжения, в които физиците търсят признаци за слабо взаимодействащи масивни частици, наред други неща, като например измерване на въздействието на неутрино. Идеята е, че тези частици трябва да преминават през Земята през цялото време, докато тя се движи в пространството, така че за да ги открием, просто се нуждаем от достатъчно чувствителни детектори, които да ги улавят.

„В експеримента [Stanford LUX-ZEPLIN] две масивни електрически мрежи прилагат електрическо поле върху обема на течността, което изтласква тези освободени електрони към повърхността на течността“, обяснява Хю Липинкот, доцент по физика в Калифорнийския университет в Санта Барбара.

„Когато пробият повърхността, те се изтеглят в пространството над течността, което е изпълнено с ксенонов газ, и се ускоряват от друго електрическо поле, за да създадат втора светкавица. Два големи масива от светлинни сензори улавят тези две светкавици и така позволяват на изследователите да видят позицията, енергията и вида на осъщественото взаимодействие.“

Тези детектори са впечатляващи и дори да не открият какво представлява тъмната материя, те могат да помогнат да се разбере какво тя не е. Проблемът обаче е, че ако ги поставим на повърхността, те ще засекат твърде много шум.

„На Земята обаче ние постоянно сме заобиколени от ниски, неопасни нива на радиоактивност, които идват от микроелементи – главно уран и торий – в околната среда, както и от космически лъчи от космоса“, продължава Липинкот. „Целта на търсенето на тъмна материя е да се създаде възможно най-чувствителен детектор, който да я вижда, и да се постави на възможно най-тихо място, така че сигналът от нея да изпъква над фоновата радиоактивност.“

Поради тази причина детекторите се поставят дълбоко под земята. В Онтарио, Канада, учените трябва ежедневно да изминават 2 км под земята, след което да вървят още по-навътре в мина, за да стигнат до SNOLAB – най-дълбоката лаборатория в света.

Регистрираните събития от експеримента LUX-ZEPLIN, дълбоко под Черните хълмове на Южна Дакота, са около пет на ден, което е далеч по-малко от трилионите, които той би открил на повърхността. Въпреки това учените изключват тъмната материя като потенциална причина за всички тях. Но тъй като експериментите продължават да се провеждат, има надежда, че те могат да открият доказателства за всички липсващи неща във Вселената… дълбоко под земята.