Lov na portal u 'tamni svemir' što ga ne vidimo

Na prvu to zvuči poput nečega kao "mokra vatra" ili "uspon do samog dna". Znanstvenici iz Nacionalnog instituta za nuklearnu fiziku najavljuju da će ovog mjeseca u svom laboratoriju u Frascatiju u okolici Rima krenuti u potragu za "tamnim fotonom", nadajući se da će njegovim otkrićem po prvi put načeti razumijevanje "tamne materije" odnosno "tamne energije" i tako napokon otkriti od čega se sastoji nešto više od 90 posto svemira što ne opažamo, za što nemamo pojma o kakvoj materiji ili energiji bi bila riječ.

Do danas su Standardnim modelom fizičari odgonetnuli prirodu najviše do 4 posto materije koju možemo opaziti i izmjeriti. Promatranja, međutim, ukazuju na to da materije i energije ima puno više, i to takve da ne reagira s nijednom od poznatih sila – elektromagnetskom, jakom nuklearnom, slabom nuklearnom niti s gravitacijskom.

Da je sad Hawking... Znanost Tamna tvar: Nabasali na galaksiju kakve nije trebalo biti

Ako bi fizičarima u Frascatiju, talijanskom gradiću od 20.000 stanovnika, uspjelo dokazati da postoji tamni foton, takav kakvim ga predviđa teorija na koju se oslanjaju, bio bi to znanstveni iskorak u rangu Higgsovog bozona, možda i više od toga. Širom bi se otvorila vrata razumijevanju od čega se sastoji oko 96 posto svemira što danas nismo u stanju opaziti, izvjesno je i sasvim nova sila, te tko zna kakva sve nova čudesa. Projekt se zove "Padme", odnosno Positron Annihilation into Dark Matter Experiment.

Već samo ime upućuje na suštinu projekta. Pretpostavka je da u prirodi doista postoji "tamni foton" kao čestica tamne materije. Inače je odavno poznato da pri sudaru jednog elektrona i jednog anti-elektrona, čestice antimaterije, dolazi do poništavanja tih dviju čestica i silovitog izboja energije, te da se tada naglo stvaraju dvije nove čestice, dva fotona.

Međutim, ako postoji "tamni foton", onda bi povremeno trebalo dolaziti do pojave para foton-tamni foton, a kako teorijski fizičari koji ulaze u projekt imaju razloga pretpostavljati da bi "tamni foton" trebao imati masu za razliku od fotona bez mase, sve što bi trebalo napraviti jest sudarati parove elektrona i anti-elektrona (još se naziva i pozitron) i pratiti kada će doći do situacije da se nisu stvorila dva fotona nego nešto drugo.

Dark matter, R. Caputo et al. 2016/ Axel Mellinger, Central Michigan University

A u tom slučaju bi se iz mjerenja stanja nakon sudara moglo izmjeriti i masu te tamne, fantomske čestice. Zašto toliko petljavine oko jedne čestice, kad se čestice u pravilu uočavaju puno direktnije, čak i Higgsov bozon? Zato što pretpostavljeni tamni foton, isto kao i tamna materija i tamna energija, ne reagira s oblicima materije i energije koje opažamo, onih 4 posto, preko niti jedne od četiri sile koje znamo. Sigurno da nekako ipak reagira, ali moderna fizika još nije otkrila kako.

Preostaje, znači, ići posrednim putem, pokušati izmjeriti masu malom skrivenom gadu. Tehnički problemi projekta Padme su to što se ovaj eksperiment mora provoditi s ekstremnom preciznošću čak i po mjerilima svijeta fizičara koji se, primjerice, bave pokusima i događajima poput onoga u CERN-u. Ovaj znanstveni pokus, konkretno, izvodit će tako što će dijamantnu pločicu debljine jednu desetinku milimetra gađati zrakom iz koje će ispaljivati rafale pozitrona, odnosno, ciljat će elektrone u atomu ugljika.

Pa ako još niti to nekome ne djeluje kao zakučast posao, ciljati elektron pozitronom, dovoljno osjetljivo bi mu moglo biti to što će znanstvenici potom morati analizirati u kojem sudaru elektrona i pozitrona nije došlo do pojave dva fotona nego samo jednog fotona i nepoznatog nečega. A tek onda kreće pravi posao. Glavni detektor čestica, tzv kalorimetar, ekipi koja će se ovime baviti, poklonio je CERN iz svoje zalihe rezervnih dijelova.

Gost iz svemira Znanost 'Čestica duh' 2.5 km ispod leda riješila veliku tajnu

Planirano je da pokus Padme traje najmanje do kraja godine, a nakon što posao bude gotov u Italiji, cijeli projekt seli se na Sveučilište Cornell zato što tamo na raspolaganju imaju puno moćniji akcelerator čestica, pa će moći raditi s puno većim energijama.

U svom žargonu, onom dijelu što ga mogu razumjeti i obični pismeni ljudi, fizičari željeno otkriće "tamnog fotona" nazivaju "otkrićem portala za ulazak i uvid u tamnu materiju". Otkriće takvog nečega bilo bi takva senzacija u svijetu znanosti da bi oni kojima bi to uspjelo bez sumnje narednih možda i nekoliko dana bili zauzeti alkoholnim slavljem, a potom liječenjem mamurluka prije nego što bi krenuli planirati što će odjenuti na dodjeli Nobelove nagrade.