Zemskou atmosférou by mohly pronikat „meteory“ temné hmoty

Navzdory tomu, že temná hmota tvoří 85 % celkové hmoty ve vesmíru, zůstala nepolapitelná pro přímou detekci. Nová studie navrhuje jedinečný způsob, jak ji hledat pomocí zemské atmosféry jako obřího detektoru částic temné hmoty proudící vzduchem jako meteory.

Předpokládá se, že temná hmota prostupuje vesmír a obklopuje nás všechny právě v tuto chvíli. Tak proč to nemůžeme najít? Protože je náhodou neviditelný – nevyzařuje, neabsorbuje ani neodráží světlo a velmi zřídka interaguje s běžnou hmotou. To může znít jako příliš pohodlné vysvětlení, ale vědci jsou si docela jisti, že temná hmota existuje.

Ačkoli to nebylo nikdy experimentálně potvrzeno, zdá se, že temná hmota o sobě dává vědět prostřednictvím svého gravitačního vlivu na hvězdy, galaxie a kupy, jejichž pohyby a vývoj bez ní vlastně nedávají smysl. Detekce temné hmoty by byla jedním z nejdůležitějších vědeckých objevů všech dob, takže není překvapením, že je předmětem mnoha a mnoha experimentů.

Jedním z problémů je, že temná hmota má širokou škálu potenciálních vlastností, včetně různých hmotností, energií a interakcí. Jako takoví fyzici hledají temnou hmotu navrhováním řady různých experimentů, které hledají signály na základě určitých vlastností, které může nebo nemusí mít.

Nová studie, vedená výzkumníky z Ohio State University, má jedinečný přístup. Tým naznačuje, že pokud mají částice temné hmoty velké hmotnosti, mohly by někdy vstoupit do zemské atmosféry jako meteory – a potenciálně zanechat detekovatelné stopy.

Když meteory prolétají oblohou, zanechávají za sebou ohony záření, které produkují volné elektrony. Tyto „ionizační usazeniny“ odrážejí elektromagnetické vlny vyzařované radarovými přístroji, což jim umožňuje detekovat meteory procházející vzduchem. Tým na nové studii říká, že částice temné hmoty by produkovaly podobné, ale odlišné signály.

Výzkumníci charakterizovali, jak by tyto meteory temné hmoty mohly vypadat, a navrhli, že podrobná analýza těchto radarových signálů by mohla odhalit, zda jsou to všechny meteory, nebo zda některé jsou ve skutečnosti částice temné hmoty skrývající se na očích. To v podstatě promění atmosféru celé planety v jeden obří detektor temné hmoty.

Jednou z klíčových věcí nové navrhované metody je, že by lovila typ temné hmoty, která je často přehlížena. Částice temné hmoty mohou být velmi lehké a být všude, nebo mohou mít obrovské hmotnosti a být relativně vzácné. Většina experimentů hledá prvně jmenované, obvykle ve velkých zařízeních hluboko pod zemí, která jsou bez hluku na pozadí. Ale pokud mají částice větší hmotnosti, nemusí se dostat k těmto detektorům, což by mohlo vysvětlit nedostatek pozitivních výsledků v průběhu desetiletí. Nová technika by proto mohla rozšířit hledání a může být použita jinými experimenty ke křížové kontrole jakýchkoli potenciálních detekcí, které by mohli najít.

Samozřejmě to zatím zůstává nápadem, i když zajímavým. Výzkum je v současné době v předtištěné verzi na serveru ArXiv (PDF).

Zdroj: Ohio State University