Η ύλη των... πνευμάτων: Ερευνητές ρίχνουν «φως» στην σκοτεινή ουσία που δομεί το σύμπαν

Ένα από τα παλαιότερα ερωτήματα στη φυσική και την αστρονομία αφορά τη φύση της σκοτεινής ύλης. Τώρα, επιστήμονες ετοιμάζονται να διεξαγάγουν ένα πείραμα που θα μπορούσε να δώσει απαντήσεις για πρώτη φορά στην ιστορία.

Φύλλα γραφίτη σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας

Φυσικοί από το Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον θα δοκιμάσουν μια συσκευή που περιλαμβάνει την αιώρηση φύλλων γραφίτη σε συνθήκες μικροβαρύτητας, με στόχο την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η σκοτεινή ύλη είναι ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα μυστήρια του σύμπαντος. Καθορίζει τη δομή του, αλλά μέχρι σήμερα ήταν αδύνατο να ανιχνευθεί. Υπάρχουν πολλές θεωρίες, αλλά καμία πειραματική προσέγγιση δεν έχει καταφέρει να πλησιάσει στην επιβεβαίωσή της.

Οι ερευνητές εξηγούν ότι όταν παρατηρούμε το σύμπαν σε μεγάλη κλίμακα, διαπιστώνουμε μια σημαντική διαφορά μεταξύ της κανονικής ύλης και της ποσότητας που μετριέται μέσω της βαρύτητας. Το πρόβλημα είναι απλό: η βαρύτητα που καταγράφεται είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή που μπορεί να αποδοθεί στην κανονική ύλη, δηλαδή την ύλη που αποτελεί τα αστέρια, τους πλανήτες και τη διαστημική σκόνη.

Τι δείχνουν οι γαλαξίες

Η σημαντικότερη ένδειξη για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης είναι η ταχύτητα περιστροφής των εξωτερικών τμημάτων των γαλαξιών, η οποία είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή που προβλέπεται βάσει της ορατής τους μάζας. Πιο τεχνικά, ο χωροχρόνος παραμορφώνεται γύρω από μεγάλες μάζες. Σύμφωνα με υπολογισμούς, η σκοτεινή ύλη είναι έξι φορές περισσότερη από την κανονική ύλη, με αναλογία 6:1. Ωστόσο, η φύση της παραμένει άγνωστη. Δεν μπορούμε να την ανιχνεύσουμε άμεσα, καθώς δεν εκπέμπει φως ούτε αλληλεπιδρά με το υπόλοιπο σύμπαν. Ίσως να μη μάθουμε ποτέ περισσότερα για την ύπαρξή της.

Ο δορυφόρος «τσέπης»

Η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον επιδιώκει να δώσει απαντήσεις σχετικά με το τι ακριβώς είναι η σκοτεινή ύλη. Για τον σκοπό αυτό, θα διεξαγάγει ένα πείραμα στον δορυφόρο Jovian-1, ο οποίος θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τη Γη για δύο χρόνια. Τι ακριβώς θα κάνουν οι ερευνητές; Θα αιωρήσουν φύλλα γραφίτη ανάμεσα σε μαγνήτες σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας και θα καταγράψουν τις δυνάμεις που αναπτύσσονται. Σε αυτές τις συνθήκες, μπορούν να ανιχνευθούν εξαιρετικά μικρές δυνάμεις.

Αν η σκοτεινή ύλη υπάρχει και έχει αρκετά υψηλή πυκνότητα, τότε θα «σπρώξει» τα φύλλα γραφίτη σε βαθμό που θα μπορεί να παρατηρηθεί από τους επιστήμονες. Αυτό θα αποτελέσει το πρώτο πείραμα του είδους του. Ο Jovian-1 θα έχει το μέγεθος ενός μικρού κουτιού και η εκτόξευσή του προγραμματίζεται για το 2026, πράγμα που σημαίνει ότι θα χρειαστεί χρόνος μέχρι να υπάρξουν αποτελέσματα.

Ο χρόνος, ωστόσο, δεν αποτελεί πρόβλημα για τους επιστήμονες, καθώς η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να διαπεράσει την ατμόσφαιρα ή τα βουνά κάτω από τα οποία έχουν τοποθετηθεί ανιχνευτές. Η αποστολή του Jovian-1 θα αποτελέσει την πρώτη δοκιμή του είδους της και μια απόδειξη ότι είναι δυνατό να ανιχνευθεί η σκοτεινή ύλη με άμεσο τρόπο, αντί για αστρονομικές παρατηρήσεις.