Η σκοτεινή ενέργεια, η μυστηριώδης δύναμη που προκαλεί την επιτάχυνση του σύμπαντος, μπορεί να ευθύνεται για τα απροσδόκητα αποτελέσματα του πειράματος XENON1T, βαθιά κάτω από τα Απέννινα Όρη της Ιταλίας.
Μια νέα μελέτη, με επικεφαλής ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ, η οποία δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review D, υποδηλώνει ότι ορισμένα ανεξήγητα αποτελέσματα από το πείραμα XENON1T στην Ιταλία μπορεί να οφείλονται στη σκοτεινή ενέργεια και όχι στη σκοτεινή ύλη για την οποία σχεδιάστηκε το πείραμα.
Advertisment
Οι επιστήμονες κατασκεύασαν ένα μοντέλο φυσικής για να εξηγήσουν τα αποτελέσματα, τα οποία μπορεί να προέρχονται από σωματίδια σκοτεινής ενέργειας που παράγονται σε μια περιοχή του Ήλιου με ισχυρά μαγνητικά πεδία, αν και θα χρειαστούν μελλοντικά πειράματα για να επιβεβαιωθεί αυτή η εξήγηση. Οι ερευνητές λένε ότι η μελέτη τους θα μπορούσε να αποτελέσει ένα σημαντικό βήμα προς την άμεση ανίχνευση της σκοτεινής ενέργειας.
Όλα όσα μπορούν να δουν τα μάτια μας στον ουρανό και στον καθημερινό μας κόσμο – από μικροσκοπικούς φυσικούς δορυφόρους μέχρι τεράστιους γαλαξίες, από μυρμήγκια μέχρι γαλάζιες φάλαινες – αποτελούν λιγότερο από το 5% του σύμπαντος. Το υπόλοιπο είναι σκοτεινό. Περίπου το 27% είναι σκοτεινή ύλη – η αόρατη δύναμη που συγκρατεί τους γαλαξίες και τον κοσμικό ιστό – ενώ το 68% είναι σκοτεινή ενέργεια, η οποία προκαλεί τη διαστολή του σύμπαντος με επιταχυνόμενο ρυθμό.
«Παρά το γεγονός ότι και τα δύο συστατικά είναι αόρατα, γνωρίζουμε πολλά περισσότερα για τη σκοτεινή ύλη, καθώς η ύπαρξή της είχε προταθεί ήδη από τη δεκαετία του 1920, ενώ η σκοτεινή ενέργεια ανακαλύφθηκε μόλις το 1998», δήλωσε ο Δρ Sunny Vagnozzi από το Ινστιτούτο Kavli για την Κοσμολογία του Cambridge, πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης. «Τα μεγάλης κλίμακας πειράματα όπως το XENON1T έχουν σχεδιαστεί για την άμεση ανίχνευση της σκοτεινής ύλης, αναζητώντας σημάδια της που “χτυπούν” τη συνηθισμένη ύλη, αλλά η σκοτεινή ενέργεια είναι ακόμη πιο άπιαστη».
Advertisment
Για να ανιχνεύσουν τη σκοτεινή ενέργεια, οι επιστήμονες γενικά αναζητούν βαρυτικές αλληλεπιδράσεις: τον τρόπο με τον οποίο η βαρύτητα έλκει αντικείμενα. Και στις μεγαλύτερες κλίμακες, η βαρυτική επίδραση της σκοτεινής ενέργειας είναι απωστική, απομακρύνοντας τα πράγματα το ένα από το άλλο και κάνοντας τη διαστολή του σύμπαντος να επιταχύνεται.
Πριν από περίπου ένα χρόνο, το πείραμα XENON1T ανέφερε ένα απροσδόκητο σήμα, ή υπέρβαση, σε σχέση με το αναμενόμενο υπόβαθρο. «Αυτού του είδους οι υπερβάσεις είναι συχνά τυχαίες, αλλά μια στο τόσο μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε θεμελιώδεις ανακαλύψεις», δήλωσε ο συν-συγγραφέας δρ Luca Visinelli, από τα Εθνικά Εργαστήρια Frascati στην Ιταλία. «Διερευνήσαμε ένα μοντέλο στο οποίο αυτό το σήμα θα μπορούσε να αποδοθεί στη σκοτεινή ενέργεια και όχι στη σκοτεινή ύλη για την οποία είχε αρχικά σχεδιαστεί το πείραμα για να ανιχνεύσει».
Εκείνη την εποχή, η πιο δημοφιλής εξήγηση ήταν τα αξιόνια – υποθετικά, εξαιρετικά ελαφριά σωματίδια- που παράγονται στον Ήλιο. Ωστόσο, αυτή η εξήγηση δεν στέκει στις παρατηρήσεις, καθώς η ποσότητα των αξιόνιων που θα απαιτούνταν για να εξηγηθεί το σήμα του XENON1T θα άλλαζε δραστικά την εξέλιξη των άστρων πολύ βαρύτερων από τον Ήλιο, σε αντίθεση με αυτό που παρατηρούμε.
Απέχουμε πολύ από το να κατανοήσουμε πλήρως τι είναι η σκοτεινή ενέργεια, αλλά τα περισσότερα μοντέλα φυσικής γι’ αυτή πιθανότατα οδηγούν στην ύπαρξη μιας λεγόμενης πέμπτης δύναμης. Υπάρχουν τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στο σύμπαν, και οτιδήποτε δεν μπορεί να εξηγηθεί από μία από αυτές τις δυνάμεις αναφέρεται μερικές φορές ως αποτέλεσμα μιας άγνωστης πέμπτης δύναμης.
Ωστόσο, γνωρίζουμε ότι η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν λειτουργεί εξαιρετικά καλά στο κοντινό σύμπαν. Επομένως, οποιαδήποτε πέμπτη δύναμη που σχετίζεται με τη σκοτεινή ενέργεια είναι «ανεπιθύμητη» και πρέπει να είναι κρυμμένη, ή να προβάλλεται, όταν πρόκειται για μικρές κλίμακες, και μπορεί να λειτουργήσει μόνο στις μεγαλύτερες κλίμακες όπου η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν αποτυγχάνει να εξηγήσει την επιτάχυνση του Σύμπαντος.
Οι υπολογισμοί των ερευνητών υποδηλώνουν ότι πειράματα όπως το XENON1T, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για την ανίχνευση σκοτεινής ύλης, θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση σκοτεινής ενέργειας. Ωστόσο, αυτά τα αποτελέσματα πρέπει ακόμη να επιβεβαιωθούν. «Πρέπει πρώτα να ξέρουμε ότι αυτό δεν ήταν απλώς ένα τυχαίο γεγονός», δήλωσε ο Visinelli. «Αν το XENON1T είδε πραγματικά κάτι, θα περιμέναμε να δούμε ένα παρόμοιο αποτέλεσμα ξανά σε μελλοντικά πειράματα, αλλά αυτή τη φορά με πολύ ισχυρότερο σήμα».
Αν οι επερχόμενες αναβαθμίσεις του πειράματος XENON1T, καθώς και τα πειράματα που επιδιώκουν παρόμοιους στόχους, όπως τα LUX-Zeplin και PandaX-xT, πετύχουν, θα σημαίνουν ότι θα μπορούσε να είναι δυνατή η άμεση ανίχνευση της σκοτεινής ενέργειας μέσα στην επόμενη δεκαετία.
Πηγή:
www.goodnewsnetwork.org/dark-energy-cambridge-scientists-research
