A sötét energia a sötét anyagtól alapvetően eltérő jelenség: mindkettő nehezen, inkább csak közvetett módszerekkel történő megfigyeléssel detektálható és jelenlétük a világban sok elméleti kérdést tisztáz, de, míg a sötét anyag alapvetően az égitestek közötti összetartó erőt segíti elő, addig a sötét energia, amelyet, ahogy a nevéből is látszik, nem igazán anyagként definiálnak a tudósok, a Világegyetem gyorsuló tágulásáért felelős.

Ezek a jelenségek természetükből adódóan nem láthatóak (a sötét anyag például nem bocsát ki és nem nyel el elektromágneses sugárzást) és ez teret enged annak, hogy akár meg is kérdőjelezzék a valódiságukat, de a vizsgálatok során egyre kifinomultabb módszerekkel próbálják bizonyítani a létezésüket a fizikusok és időnként sikerül akár egészen közel kerülni a rejtély felderítéséhez. Méghozzá egészen váratlan helyeken is.

Ilyen meglepő felfedezésre adott lehetőséget a már régen befejeződött XENON1T kísérlet is, amelyek adatait utólag elemzik a kutatók. A kísérlet az olasz INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso hatalmas földalatti létesítményében zajlott két éven át 2018-ig, azzal a céllal, hogy megtalálják a tünékeny sötét anyagot, annak is a WIMP (Weakly Interacting Massive Particles, gyenge kölcsönhatásban álló masszív részecskék) típusát, ami ideális jelöltnek tűnik a sötét anyag szerepére. A 3,2 tonna xenonnal megtöltött detektorok szolgáltak a részecskék ütközésének, illetve interakciójának mérésére és az összegyűjtött adatokból kiviláglott valami, amit nem tudtak pontosan megmagyarázni a tudósok.

2020-ban jelent meg a tanulmány azokról a mérési eredményekről, amelyek egyfajta többletet jelentettek a számlált események során, összesen 53 olyan interakció történt, amelyben nem az ismert (standard modell szerinti) részecskék vettek részt, a kutatók pedig az axionok, a Napból érkező hipotetikus részecskék jelenlétét sejtették a történések mögött felfedezni. A fizikusok rendszerint óvatosan bánnak az ilyen jellegű találatok magyarázatával, mivel mindig van rá esély, hogy egy mérési hiba vagy ismert jelenség bújik meg az eredmények mögött, emiatt a vizsgálatokat általában újra (és újra) meg kell ismételni. Az adatok elemzése azonban időközben más értelmezések számára is teret biztosított és most egy egészen szokatlan verzió is napvilágra került.

A Cambridge Egyetem kozmológusai arra jutottak, hogy a detektált események talán nem is a sötét anyagot, hanem a sötét energiát jelezték, amelyet még kevesebb sikerrel figyeltek meg eddig. A kutatók az axionokkal kapcsolatos magyarázatot azért zárták ki, mert szerintük az a mennyiségű axion, amely a kísérlet során kapott jelek generálásához szükséges lett volna, olyan változásokat okozna a Napnál sokkal nehezebb csillagokban is, amely nem áll összhangban a valósággal. A megoldást tehát máshol kell keresni.

Felállítottak egy olyan modellt, amely bemutatta, hogy milyen eredmények születhetnének a detektorban, ha a Nap egy bizonyos régiójában, amely a sugárzó zónát elválasztja a konvektív zónától és különösen erős mágneses mezőt generál, sötét energia képződne, és a szimuláció kimutatta, hogy ez a mérési eredményeknek megfelelő értékeket hozna létre a detektorban. A sötét energia modellekben használatos szűrő mechanizmusok miatt a kutatók kizárták az a lehetőséget, hogy a sötét energia a Nap magjából, esetleg vörös óriásokból vagy fehér törpékből, tehát nagy sűrűségű területről származna, ehelyett a fotonokkal kapcsolta össze a jelenlétüket: az úgynevezett kaméleon jelenség (kaméleon sötét energia) a mágneses térben jön létre és a Földre tartó útja során, ahogy azt egy korábbi, CERN kísérlettel kapcsolatos tanulmányban is részletezték, nem veszít az intenzitásából és kapcsolatba léphet a standard modell részecskéivel.

Azt egészen biztosan a kutatók sem állítják, hogy rátaláltak volna a sokat keresett sötét energiára, de a vizsgálat bizonyította, hogy akár ez a magyarázat is megállhatja a helyét, így a jövőben a készülő XENONnT detektorban már lehetséges lesz a felfedezés alátámasztására irányuló mérések elvégzése. A Cambridge Egyetem közleménye szerint, ha a tudósoknak igaza van és valóban nem axionok, hanem sötét energia okozta a XENON1T kísérlet rendhagyó jeleit, akkor egy évtizeden belül lehetségessé válik a sötét energia közvetlen megfigyelése.

(Fotó: NASA/CXC/Univ. of Florence/G.Risaliti & E.Lusso, Purdue/XENON1T, Pixabay)

További cikkek a témában:

Lehet, hogy nincs is sötét energia? Egy új elmélet szerint a paradox:off Egy új elmélet megoldhatja az univerzum legnagyobb paradoxonját, átírhatja Einstein általános relativitáselméletét, és nyugdíjazhatja a sötét energiát.
Lehetséges, hogy megtalálták a részecskét, ami választ adhat a sötét anyag mibenlétére A részecskefizika már 1977-ben megjósolta az axion létezését, most pedig lehet, hogy egy olasz laboratórium kutatói meg is találták.
Kozmikus szőrszálak vehetik körbe a Földet Úgy általában az egész Naprendszer elég szőrös lehet, vagyis tele van sötét anyagból lévő szálakkal. A felfedezés azért is jelentős, mert új, elméleti lehetőséget vet fel a bolygók belsejének a tanulmányozásához.