Misteriozna peta sila - da li je otkrivena TAMNA ENERGIJA? Nučnici sa Kembridža tvrde da postoji mogućnost

Tamna energija, misteriozna sila koja uzrokuje ubrzanje svemira, možda je bila odgovorna za neočekivane rezultate eksperimenta XENON1T, duboko ispod italijanskih Apenina.

Istraživači kažu da bi njihova studija mogla biti važan korak ka direktnom otkrivanju tamne energije.

Sve što naše oči mogu da vide na nebu i u našem svakodnevnom svetu - od sićušnih meseca do masivnih galaksija, od mrava do kitova - čini manje od pet odsto svemira. Ostatak svemira čini mrak. Oko 27 posto je tamna materija - nevidljiva sila koja drži galaksije na okupu - dok je 68 posto tamna energija, zbog koje se svemir ubrzano širi.

"Uprkos tome što su obe komponente nevidljive, znamo mnogo više o tamnoj materiji, budući da je njeno postojanje sugerisano još 1920 -ih godina, dok je tamna energija otkrivena tek 1998. godine", rekao je dr Suni Vagnoci sa Instituta za kosmologiju Kavli, pri Univerzitetu Kembridž, vodeći autor studije. "Eksperimenti velikih razmera, poput XENON1T, osmišljeni su za direktno otkrivanje tamne materije, traženjem znakova koji pokazuju da tamna materija "pogađa" običnu materiju; ali tamna energija je još neuhvatljivija."

Da bi otkrili tamnu energiju, naučnici uglavnom traže gravitacione interakcije: način na koji gravitacija vuče objekte oko sebe. Na najvećim razmerama gravitacioni efekat tamne energije je odbojan, i udaljava stvari jedne od drugih i na taj način ubrzava širenje svemira.

Pre oko godinu dana, eksperiment XENON1T prijavio je neočekivani signal ili višak preko očekivanog. "Ove vrste ekscesa često su slučajnost, ali s vremena na vreme mogu dovesti i do fundamentalnih otkrića", rekao je koautor dr Luka Visineli iz Nacionalne laboratorije Fraskati u Italiji. "Istražili smo model u kojem se ovaj signal može pripisati tamnoj energiji, a ne tamnoj materiji za čije otkrivanje je eksperiment prvobitno osmišljen."

U to vreme najpopularnije objašnjenje viška bili su aksioni - hipotetičke, izuzetno lake čestice - proizvedene na Suncu. Međutim, ovo objašnjenje nije podržano, jer bi količina aksiona koja bi bila potrebna da se objasni signal koji je došao do XENON1T drastično promenila evoluciju zvezda mnogo težih od Sunca, što je u suprotnosti sa onim što znamo.

Daleko smo od potpunog razumevanja šta je tamna energija, ali većina fizičkih modela tamne energije dovela bi do postojanja takozvane pete sile. U svemiru postoje četiri fundamentalne sile i sve što se ne može objasniti jednom od ovih sila ponekad se naziva rezultatom nepoznate pete sile.

Međutim, znamo da Ajnštajnova teorija gravitacije izuzetno dobro funkcioniše u našem univerzumu. Stoga je svaka peta sila povezana s tamnom energijom neželjena i mora biti sakrivena; ili mora da se proveri, kada je reč o malim razmerama, i može delovati samo tamo gde Ajnštajnova teorija gravitacije ne uspeva da objasni ubrzanje širenja univerzuma. 

Vagnoci i njegove kolege konstruisali su fizički model, koji je koristio vrstu mehanizma skrininga poznatog kao kameleonski skrining, kako bi pokazali da čestice tamne energije proizvedene u jakim magnetnim poljima Sunca mogu objasniti višak koji je detektovan tokom eksperimenta XENON1T.

"Kameleonski skrining isključuje proizvodnju čestica tamne energije u vrlo gustim objektima, izbegavajući probleme sa kojima se suočavaju solarni aksioni", rekao je Vagnoci. "Takođe nam omogućava da razdvojimo ono što se dešava u lokalnom veoma gustom univerzumu od onoga što se dešava na najvećim skalama, gde je gustina izuzetno mala."

Istraživači su svojim modelom pokazali šta bi se dogodilo detektoru ako se tamna energija proizvodi u regionu Sunca zvanom tahoklin, gde su magnetna polja posebno jaka.

"Bilo je zaista iznenađujuće da je ovaj višak u principu mogao biti uzrokovan tamnom energijom, a ne tamnom materijom", rekao je Vagnoci. "To je zaista posebno."

Njihovi proračuni sugerišu da bi se eksperimenti poput XENON1T, koji su dizajnirani za otkrivanje tamne materije, takođe mogli koristiti za otkrivanje tamne energije. Međutim, prvobitni višak još uvek treba potvrditi. "Prvo moramo da znamo da ovo nije samo slučajnost", rekao je Visineli. "Da je XENON1T zaista nešto detektovao, očekivali biste da ćete u budućim eksperimentima ponovo imati sličan višak, ali ovaj put sa mnogo jačim signalom."

Ako je višak bio rezultat tamne energije to znači da će predstojeće nadogradnje eksperimenta XENON1T, kao i eksperimenti koji imaju slične ciljeve kao što su LUX-Zeplin i PandaX-xT, moći direktno da otkriju tamnu energiju i to u narednoj deceniji.