Varsti pole enam kohti, kust füüsikud salapärase tumeaine osakesi otsida saaksid
Tumeaine paistab olevat nagu sügelus, mida osakestefüüsikuil lihtsalt ei õnnestu kuidagi kratsida. Ollus, mis universumis nähtavat ainet mõjutavat tundub, püsib jätkuvalt kättesaamatu.
Värske pilk seni kogutud andmetele ei ole aidanud tuvastada ühtegi „tumedat footonit“ — osakest, mis aitaks kirjeldada jõudusid nende hämarate massiivide taga. Uus ülevaade ei välista selliste tumeaine-osakeste olemasolu, kuid jätab järele väga vähe kohti, kus need ennast peita võiksid.
Aastatel 1999–2008 tekitasid Stanfordi ülikooli lineaarkiirendi-keskuse SLAC (ingl Stanford Linear Accelerator Center) teadlased hulgaliselt aine- ja antiaine-osakeste „laupkokkpõrkeid“ ning sõelusid peidetud saladuste otsingul hoolikalt signaale, mida tekitasid nõnda tekkinud „rusud“.
Teadlased tegelevad toona kogutud andmete analüüsimisega siiamaani, otsides vihjeid selle kohta, milline võiks olla nüüdisteaduse ühe lahendamatuma mõistatuse — suuremat osa meie universumist moodustava nähtamatu substantsi — tõeline olemus.dsa
Veerand universumi massist
Kõigi tähtede ning tähtedevahelise tolmu ja gaasi masside summa ei suuda tekitada nii palju gravitatsiooni, et galaktikad koos püsiksid. Jääb kaks võimalust: kas meie kalkulatsioonides on algusest peale sees tohutusuur viga (mis on võimalik, aga vähetõenäoline), või eksisteerib universumis rohkem ainet, kui meile paistab.
Mida iganes see endast ka ei kujuta, peab tumeaine moodustama umbes 25% kogu universumi massist. Tumeainet on aga äärmiselt raske aineliste vahenditega tuvastada, ehkki selle nimel on tõesti suuri pingutusi tehtud.
Pole välistatud, et tumeaine on lihtsalt tavalise aine äärmiselt tihedate kogumite kummaliste omaduste tulemus, või kujutab endast meile tuvastamatutel viisidel iseendasse keerduvaid dimensioone.
Tegemist võib aga olla ka hoopis teist sorti ainevormiga — tumedamaga, kui hoomata suudame.
Selle hüpoteetilise tumeosakeste-rühma liikmed käituvad siiski vastavalt õpikufüüsika reeglitele. Teisisõnu — erisuguste tumeaine-elektronide või koguni tervete tumeaine-aatomite vahel võiksid toimida mingisugused jõud. Ja samamoodi nagu tavalised footonid vahendavad elektromagnetilisi jõude, võivad tumeaine-tükkide vahel edasi-tagasi süstelda „tumedad“ footonid.
Tumefootonitel — kui need üldse olemas on — peaksid peaaegu kindlasti olema teatud omadused, mis peaksid andma nende olemasolust märku tavaaine-osakeste omavaheliste kokkupõrgete analüüsimisel kogutud andmete hulgas.
Tumefootoni sõrmejälge pole leitud
„Tumefootoni signatuur osakestedetektoris peaks olema äärmiselt lihtne: üks kõrge energiatasemega footon ilma igasuguse aktiivsuseta,“ selgitas California osariigis tegutseva Lawrence Berkeley nimelise riikliku laboratooriumi tuumafüüsika-osakonna füüsik Yuri Kolomensky.
Seni pole selliseid „tumefootonite sõrmejälgi“ ilmnenud ühelgi Stanfordi kiirendis eksperimendi BaBar raames rakendatud energiatasemel.
„Ehkki projekti BaBar raames kogutud tulemused ei välista tumefootonite olemasolu,“ kommenteeris BaBar’i pressiesindaja Michael Roney, „kitsendavad need vahemikku, milles tumefootonid võiksid peituda, ning välistavad kindlalt tumefootonite-põhise selgituse ühele teisele, subatomaarse osakese müüoni omadustega seonduvale mõistatusele.“
Müüonid on elektronidele mõneti sarnased laetud elementaarosakesed. Osakestefüüsika standardmudel — seni parim teooria, mis kõigi osakeste omavahelisi suhteid selgitab — kirjeldab seda, kuidas müüonid „välja nägema“ peaksid.
Probleem on selles, et üks müüoni fundamentaalsetest omadustest — nimelt selle spinn — ei ole täpselt selline, nagu mudel ennustab. New Yorki osariigis tegutsevas riiklikus Brookhaveni laboratooriumis sooritatud mõõtmised lahknesid nimelt standardmudelil rajanevatest prognoosidest 0,0002%.
Mis seda anomaaliat põhjustab? Seda ei tea keegi, kuid kindel on, et mitte toona ühe selgitusena välja pakutud tumedad footonid.
Kolomensy kinnitusel välistavad BaBar'i viimatised tulemused suuresti võimaluse, et müüonitega seotud anomaaliat tekitavad tumeaine-footonid. „Tumefootonid peaksid olema suutelised ületama varjatud lõhet tumeaine ja meie maailma vahel, mistõttu oleks väga põnev, kui me oleksime neid tuvastanud,“ tunnistas ta.
Uued eksperimendid on tulekul
Tõsi, värske uurimus ei tähenda veel, et footoni hämara kaksikvenna olemasolu täiesti võimatu on. Juba on käivitumas mitu järgmist võimsat eksperimenti, mille raames püütakse leida jälgi varjatud tumefüüsikast. Küll aga kahandavad BaBar’i praegused tulemused selliste jälgede leidmise tõenäosust olulisel määral.
Füüsikalise maailma piiride seesugune kitsendamine ei pruugi paista sama põnev kui mõni suur ja ootamatu teadusavastus, ent täpsem teadmine sellest, millisest vahemikust on mõtet vastuseid otsida, teeb tumefüüsika väljapeilimise pingutused kahtlemata produktiivsemateks.
Uurimus ilmus teadusajakirjas Physical Review Letters.
