Hlubiny detektoru SUPL. Kredit: SUPL.

Planety obíhají kolem Slunce, které zase majestátně obíhá i s nespočtem ostatních hvězd kolem ohromující supermasivní černé díry v centru Mléčné dráhy. Vesmír funguje podle svých pravidel. Stále to ale vypadá, že podstatnou část hmoty vesmíru nevidíme ani nedetekujeme. Vidíme jen důsledky její přítomnosti. Pátrání po temné hmotě je chronicky neúspěšné. Její odhodlání skrývat se ale bledne před odhodláním fyziků sprovodit tuhle záhadu ze světa.

K tomuto legendárnímu honu se připojuje další zařízení. Právě byl oficiálně spuštěn první detektor temné hmoty na jižní polokouli, Stawell Underground Physics Laboratory (SUPL). Byl vybudován v opuštěných prostorách zlatého dolu Stawell, stát Victoria, tedy v Austrálii, kde o podobná místa není nouze. Předností detektoru SUPL má být mimo jiné i jeho pozice na planetě, která by mohla přispět k případnému úspěchu.

Logo. Kredit: SUPL.

SUPL vznikl v hloubce 1 kilometru pod zemským povrchem. V podobných případech se počítá s tím, že masa hornin zamezí přístupu podstatné části záření a částic, které jinak bombardují Zemi. Odpovídá to odstínění vytvořenému asi 2900 metry vody. Samotný detektor temné hmoty je ještě navíc obklopený 100 tunami oceli a polymerovým stíněním, společně s kapalinovým scintilačním systémem. Všechny tyto bariéry slouží k tomu, aby operátoři vyloučili falešně pozitivní detekce.

Laboratoře SUPL. Kredit: SUPL.

Vlastní detektor představuje nádrž, která obsahuje 50 kilogramů ultračistého krystalického jodidu sodného. Pokud dojde k interakci s určitým typem částice, tak by tento materiál měl vydávat nepatrné světelné záblesky. Měly by je zachytit extrémně citlivé detektory, které nádrž s jodidem sodným neustále monitorují. Podobné záblesky vyvolávají i částice „běžné“ hmoty, jako jsou neutrina. Ty by ale měly ve stejnou chvíli zanechat stopu v kapalinovém scintilátoru. Temná hmota by se měla případně prozradit tím, že vyvolá signál pouze v jodidu sodném.

Celkový design detektoru SUPL je podobný známým experimentům jako je XENON1T nebo LUX, v nichž je detekčním materiálem kapalný xenon, a také dalším navrženým designům, které pracují na podobném principu se supratekutým heliem nebo třeba přechlazenou vodou. Zásadní předností experimentu SUPL je ale jeho geografická poloha. Jako první detektor na jižní polokouli může potvrdit či vyloučit určité signály, které detekovaly jiné experimenty.

Například, v italské podzemní laboratoři Laboratori Nazionali del Gran Sasso, kde pracují experimenty řady XENON, detekují podezřelé signály, kterých je nejvíce vždy v červnu. Optimistickým vysvětlením je, že to souvisí s pozicí oběžné dráhy Země, která v tomto místě prochází proudem částic temné hmoty. Podle pesimistů jde o projevy sezónních faktorů, jako je třeba vzdušná vlhkost. Detektor SUKL by to mohl celé objasnit. Pokud bude detekovat nejvíce takových signálů v rovněž v červnu, bude to silnou podporou pro vysvětlení s temnou hmotou. Jestli to bude v prosinci, jde o něco obyčejného. Můžeme se těšit na první výsledky.

Video: Australian Scientists' Mission To Crack Dark Matter Mystery

Literatura

New Atlas 18. 8. 2022.