Järjekordsete tumeaine otsingute luhtaminek sunnib teadlasi seniseid eeldusi üle vaatama

Pilt on illustreeriv.

FOTO: Euroopa Lõunaobservatoorium / AFP / Scanpix

Müstiliste osakeste leidmatajäämine sunnib füüsikuid mõnesidki baaseeldusi üle mõtlema, kirjutab Nature.

Tumeaine on aineliik füüsikas, mille olemasolu on üks kaasaegse füüsika suuremaid probleeme – arvutused näitavad, et me suudame vaatlustega tuvastada vaid 17 protsenti olemasolevast mateeriast. Ülejäänud 83 protsenti on aga aine, mille olemasolule viitavad mitmed kaudsed vaatlused, nende hulgas ka tõsiasi, et ilma selle olemasoluta ei püsiks galaktikad kooski.

Õigupoolest ei tea me sedagi, kas tegemist on ikka meile tuttava mateeriaga või on tegemist mõne hoopis muu füüsikalise nähtusega. Seetõttu on ka arusaadav, et tumeaine otsingud on kosmoloogias, osakestefüüsikas ja paljudes teistes füüsika alamharudes ülisuure tähtsusega uurimissuund.

Tumeaine olemasolu on juba alates 1980. aastatest füüsikute seas laialdaselt toetatud hüpotees, kuid paraku ei ole ükski uuring seni suutnud müstilisi osakesi tuvastada. Hiljuti lõppenud järjekordne eksperiment süvendab teadlaste tüdimust veelgi. Itaalias Gran Sasso Riiklikus Laboratooriumis läbi viidud eksperiment XENON1T pidi tooma uut hoogu pea 30-aastasesse paigaltammumisse, kuid oktoobri lõpus avaldatud tulemused ei toonud loodetud tulemusi. Veelgi enam, ka samal päeval avaldatud hiina teadlaste uuring pidi raportis kirjeldama vaid tulemusteta eksperimenti.

Nii need kui ka mitmed varasemad edutud tumeaine otsingud on hakanud teadlastes tekitama aga uusi küsimusi.

«Me ei mõista, kuidas Universum saab töötada niivõrd palju sügavamal tasemel kui keegi meist tunnistada julgeb,» ütles Nature’le Clevelandis asuva Case Western Reserve’i Ülikooli astrofüüsik Stacy McGaugh.

Ometigi ei ole tumeaine hüpotees seni igasuguse vaatlusliku tõenduseta. Üheks kinnituseks, et tegemist ei saa olla eksitusega, oli näiteks kosmilise mikrolaine-taustkiirguse lainetuste mõõtmine, mille tulemused sobisid suurepäraselt varasemate tumeaine modelleeringutega.

Selle ja teiste uuringute põhjal arendasid füüsikud 1980. aastatel välja teooria, mille kohaselt peaks tumeaine koosnema nõrgalt vastastikmõjuvatest osakestest ehk WIMP’idest (Weakly Interacting Massive Particles), mille olemasolu peaks sobima ka olemasolevatesse Universumi tekkimise ja selle supersümmeetria mudelitesse.

Viimased tulemuseta uuringud näitavad aga, et kõige lihtsamad selgitused sellest, kuidas tumeaine, WIMPid ja supersümmeetria omavahel seotud võiksid olla, ei pruugi aga vett pidada. See võib aga tähendada, et tumeaine saladus võib peitud milleski hoopiski muus kui seniavastamata osakestes. Seetõttu hakkavad ka teadlased aina enam otsima uusi võimalusi tumeaine selgitamiseks.

«Tegemist ei ole täieliku taganemisega WIMPide paradigmast, aga kindlasti toob see kaasa rõhumuutuse,» ütles Nature’le Fermi Riikliku Kiirendilabori füüsik Dan Hooper.

«Need eksperimendid ei ole ust lõplikult kinni pannud, aga me peame hakkama aina enam mõtlema teistele võimalikele tumeaine tüüpidele ja eksperimentidele,» lisas Princetoni Ülikooli teoreetiline astrofüüsik David Spergel.

Viimased tumeaine uuringute aruanded ilmusid ajakirjas Physical Review Letters (1, 2)

Populaarne

Tagasi üles