Tutkijat näkevät maailmankaikkeudessamme tähtiä, galakseja ja kaasupilviä. Kun he laskevat niiden liikkeet ja painovoiman vaikutukset, niin luvut eivät täsmää. Galaksien pitäisi periaatteessa hajota kappaleiksi pyörimisnopeutensa vuoksi, mutta jokin näkymätön massa pitää ne kuitenkin kasassa. Tätä massaa kutsutaan pimeäksi aineeksi.
Pimeä aine ei loista, heijasta tai ime valoa, eikä sitä voi nähdä tavallisilla teleskoopeilla. Se on tavallaan universumin näkymätön liima, joka kuitenkin muodostaa jopa 85 prosenttia koko maailmankaikkeuden aineesta. Me tunnemme sen vain sen vaikutuksesta, sillä pimeä aine vetää asioita puoleensa painovoimallaan.
Tutkijat eivät vielä tiedä, mistä pimeä aine tarkalleen koostuu. Yksi suosituimmista teorioista on, että se on erilaisten, meille tuntemattomien hiukkasten muodostamaa. Hiukkasia on nimitetty WIMP-hiukkasiksi (englanniksi weakly interacting massive particles), eli raskaiksi, mutta heikosti vuorovaikuttaviksi hiukkasiksi.
Teorian mukaan ne kulkisivat lävitsemme koko ajan, mutta niin harvoin, että ne eivät törmää atomeihin. Samaa efektiä voisi luonnehtia sillä kuin miljoonat aaveet kävelisivät seinien läpi jättämättä jälkiä.
Nyt amerikkalaisen LUX-ZEPLIN-kokeen tutkijat ovat ottaneet tärkeän askeleen eteenpäin. He ovat rajanneet sitä, mitä pimeä aine voi olla ja mitä se ei ainakaan ole.
Koe tehdään lähes kilometrin syvyydessä Etelä-Dakotassa sijaitsevassa maanalaisessa laboratoriossa. Siellä on valtava, kymmenen tonnia nestemäistä ksenoania sisältävä laite, joka odottaa, että pimeän aineen hiukkanen törmäisi yhteen sen atomeista.
Jos näkymätön hiukkanen osuu atomiin, se tuottaa pienen välähdyksen, jonka laite sitten voi rekisteröidä. Käytännössä haaste on valtava, sillä ympäröivä säteily ja jopa tavalliset neutronit voivat antaa samanlaisen signaalin.
Vaikka varsinaista pimeän aineen hiukkasta ei vielä löytynyt 280 päivää kestäneen kokeen aikana, niin tutkimuksen tulokset kavensivat merkittävästi sitä aluetta, josta tieteilijät voivat etsiä pimeää ainetta. Tämä tarkoittaa, että moni vanha teoria voidaan hylätä jo nyt, ja etsintä voidaan kohdentaa tulevaisuudessa entistäkin tarkemmin.
Samalla kun laite seuraa pimeän aineen jälkiä, se havaitsee muitakin äärimmäisen harvinaisia tapahtumia, kuten aurinkoneutrinoja ja erikoisia radioaktiivisia hajoamisia. LUX-ZEPLIN jatkaa mittauksia vielä useita vuosia. Viimeisimmät tulokset julkaistiin arvostetussa Physical Review Letters -tiedelehdessä.
Voit lukea Starassa myös lisää tähän kyseiseen artikkeliin liittyvistä aiheista, kuten avaruus tai laajemmin aihealueesta Viihdeuutiset.
