Temná hmota se drží zuby nehty, aby zůstala skrytá před našimi zvědavými zraky. Občas se zdá, že už jsme tak moc blízko, že stačí natáhnout ruku a vyrvat vesmíru tohle tajemství, ale nakonec vše vyšumí do ztracena. Je to naprosto k vzteku, když nevíme, z čeho vlastně je kolem 83 procent veškeré hmoty ve vesmíru, pokud samozřejmě nejsme vedle a nehoníme se za přeludy. Na temnou energii raději ani nemyslet. Dejme tomu, že temná hmota existuje, jenom není vidět a není tudíž snadné ji najít. Nejrozšířenější názor počítá s tím, že je zřejmě tvořena těžkými částicemi, které o sobě dávají vědět pouze prostřednictvím gravitace a snad i slabé interakce. Přes svoji nenápadnost ale nespíš hraje klíčovou roli v evoluci galaxií, kup galaxií, i těch největších struktur ve vesmíru. Proto se také spousta lidí snaží temnou hmotu najít.
Momentálně jsou nejžhavějšími kandidáty na temnou hmotu oblíbené hypotetické wimpy, neboli slabě interagující těžké částice (Weakly Interacting Massive Particles, WIMP), které se projevují pouze skrze gravitaci anebo slabou interakci a zároveň jsou těžší, než standardní částice. Wimpy jsou vlastně v mnohém podobné neutrinům s tím rozdílem, že jsou hmotnější a tudíž se pohybují pomaleji. Mezi fyziky jsou poměrně populární, protože by jejich existence vyřešila řadu zapeklitých problémů astrofyziky a kosmologie, které souvisejí s temnou hmotou a počítají s nimi některé koncepty supersymetrie. Vzhledem k jejich nechuti interagovat s normální hmotou se hledají jen nesmírně obtížně, přesto teď běží několik pozoruhodných experimentů, které se zatím vesměs neúspěšně snaží wimpy ulovit.
Jedním z nich je XENON Dark Matter Search Experiment, který vede astrofyzička Elena Aprile z Kolumbijské univerzity a který již několik let běží v prostorách italské podzemní laboratoře částicové fyziky Grand Sasso (Laboratori Nazionali del Gran Sasso), nedávno neblaze proslavené v aféře kolem neutrin experimentu OPERA. Jako cílový materiál pro ulovení wimpů se v projektu XENON používá kapalný xenon. Wimpy by měly proletět atmosférou Země a horninou nad detektorem a některé z nich by se mohly trefit do atomu xenonu. To by mělo udělat záblesk a také zasažený xenon ionizovat, přičemž obojí se badatelé snaží zachytit citlivými přístroji. V současné době probíhá fáze XENON100, se 150 kilogramy kapaliny tohoto vzácného plynu umístěnými 1400 metrů hluboko pod zemí.
Badatelé XENON týmu před několika dny, na konferenci s příznačným názvem DarkAttack2012 ve švýcarském městečku Ascona, zhodnotili data ze 225 dní fáze experimentu XENON100 a výsledky lovu rozmarných wimpů. Stručně řečeno, nenašli vůbec nic. Stejně jako při předešlém vyhodnocení dat po 100 dnech. Neznamená to pochopitelně, že slabě interagující těžké částice vůbec neexistují nebo že je nikdy nenajdeme.
Pokud se v něčem nespletli, a věřme, že si lidé z Grand Sasso teď dávají hodně pozor, tak tímhle negativním výsledkem významně zúžili prohledávaný „prostor“ parametrů, v němž se wimpy ještě mohou ukrývat. Buď jsou mnohem lehčí, než odborníci původně předpokládali (experiment XENON100 je nastavený pro wimpy s hmotností kolem 100 GeV) anebo se wimpy běžné hmoty straní mnohem víc, než si obvykle představujeme.
Výsledky XENON100 také znatelně utahují oprátku kolem některých variant supersymetrie, do které se vkládají velké naděje. Standardní model částic se už sice víceméně dočkal Higgsova bosonu, ale ani teď bohužel nevysvětluje temnou hmotu. V supersymetrii (čili SUSY) má každá standardní částice svého stínového těžkého superpartnera, mezi nimiž by mohl být wimp. Nejvíc se uvažuje o nejlehčím neutralinu, tedy superpartnerovi neutrina. Teď ale XENON tým vyškrtl většinu prostoru, kde by se podle některých variant supersymetrie wimp mohl skrývat.
Tím to samozřejmě nekončí. Příští rok by se v Grand Sasso mělo začít stavět zařízení pro velkorysé pokračování experimentu XENON, výmluvně pojmenované XENON1T, v němž bude lapat wimpy hned jedna tuna kapalného xenonu. Zároveň by se ještě letos měl v podzemí Jižní Dakoty rozběhnout experiment LUX (Large Underground Xenon) se 350 kilogramy kapalného a plynného xenonu, desetkrát citlivější, než dosavadní měření. Tajemným wimpům už asi nezbývá mnoho času. Buď existují, najdeme je a přepíšeme fyziku, anebo nám nezbude, než se po temné hmotě poohlédnout někde jinde.
Prameny:
INFN Gran Sasso Laboratory News 18.7. 2012, NewScientist 19.7. 2012, Wikipedia (Dark matter, Weakly interacting massive particles, XENON Dark Matter Search Experiment).