Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Rzucanie światła na ciemną materię

Nowe modele teoretyczne oraz strategie badawcze koncentrują się na rozwiązaniu zagadki ciemnej materii.

Badania podstawowe
Przemysł kosmiczny

Mimo że do kategorii ciemnej materii zalicza się prawie 80 % całej materii wszechświata, nadal pozostaje ona dla nas tajemnicą. „Chociaż dysponujemy przytłaczającymi dowodami na istnienie ciemnej materii w każdej skali kosmologicznej, nadal nie udało się nam eksperymentalnie wskazać jej ulotnej substancji”, mówi Kai Schmidt-Hoberg, fizyk pracujący w instytucie badawczym DESY. „Dlatego w kwestiach związanych ze zrozumieniem, z czego składa się ciemna materia i jak oddziałuje, nadal poruszamy się w ciemnościach”. Schmidt-Hoberg przewodzi finansowanemu ze środków UE projektowi NewAve, którego celem jest rozwiązanie zagadki ciemnej materii. Aby go osiągnąć, naukowcy budują teoretyczne modele ciemnej materii i badają nowe sygnatury zderzeń. Opracowują też nowe techniki porównywania i interpretacji wyników uzyskiwanych w doświadczeniach z bezpośrednią detekcją, a także wskazują eksperymenty astrofizyczne mogące ograniczać oddziaływania w obrębie ciemnej materii lub dawać dowody ich istnienia.

Rozszerzanie eksperymentalnej lupy

W projekcie Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych wykorzystano podejście multidyscyplinarne, angażując do udziału ekspertów z dziedzin eksperymentalnej i teoretycznej fizyki cząstek, astrofizyki i kosmologii. „Projekt obejmował szeroki zakres koncepcji i uwzględniał wiele możliwych rodzajów oddziaływań ciemnej materii w obrębie różnych pól”, wyjaśnia Schmidt-Hoberg. Badacze pracowali, utrzymując ścisły kontakt z różnymi naukowcami zajmującymi się dziedzinami eksperymentalnymi i technologią. Przykładowo badacze skupieni wokół projektu korzystali z urządzeń generujących wysokie energie, takich jak Wielki Zderzacz Hadronów, zderzaczy niskoenergetycznych, np. Belle II, czy używanych w doświadczeniach „beam dump” (z blokiem absorbera, takich jak NA62). Schmidt-Hoberg utrzymuje, że dzięki tej współpracy udało się opracować innowacyjne strategie badawcze, bardzo istotne, jeśli chce się w pełni wykorzystać możliwości tych ośrodków doświadczalnych i pomoc, jaką oferują w zakresie poszukiwań ciemnej materii. Uczeni zidentyfikowali na przykład nowe sygnatury, które dają się obserwować podczas przeprowadzania znanych już doświadczeń. Zagłębili się także w rozważania dotyczące kształtu przyszłych eksperymentów, w których dałoby się zbadać najbardziej interesujące scenariusze dotyczące ciemnej materii. „Mimo że nadal nie dysponujemy wyraźnym sygnałem doświadczalnym właściwym dla nieuchwytnych cząstek ciemnej materii, projekt NewAve poszerzył nieco nasze możliwości w zakresie środków poszukiwań, którymi dysponujemy”, zauważa Schmidt-Hogberg. „W efekcie zyskaliśmy większe szanse powodzenia w przyszłości”.

Poszukiwania trwają

Osiągnięcia projektu podsumowuje znaczna liczba publikacji naukowych. Schmidt-Hoberg podkreśla: „Zakładam, że część z nich wywrze trwały wpływ na społeczność naukową zajmującą się problemem ciemnej materii. Lepsze teoretyczne zrozumienie kwestii związanych z ciemną materią, jakie jest efektem trwania tego projektu, otwiera nowe ścieżki badań w poszukiwaniu ciemnej materii”. Schmidt-Hoberg skorzystał także osobiście na pracach nad projektem. Dzięki odniesionemu sukcesowi zabezpieczył swoją pozycję stałego członka Grupy Teoretycznej w DESY, dzięki czemu będzie mógł kontynuować swoje badania nad ciemną materią.

Słowa kluczowe

NewAve, ciemna materia, sygnatury zderzeń, fizyka, astrofizyka, kosmologia

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania