Cel mai mare secret al universului

Gata, asta o să te dea pe spate: tot ce vezi și atingi — telefonul, cafeaua, propriul tău corp — reprezintă doar vreo 15% din materia existentă în univers. Restul de 85%? Nimeni nu știe ce e. Nu l-am văzut niciodată, nu l-am atins, nu l-am detectat direct. Dar știm că trebuie să existe, pentru că fără el gravitația pur și simplu nu ar funcționa cum trebuie. Galaxiile s-ar dezintegra. Universul așa cum îl cunoaștem nici nu ar exista.

Oamenii de știință numesc această substanță misterioasă materie întunecată, iar de aproape 100 de ani încearcă să afle din ce e făcută.

Ei bine, s-ar putea să fim pe punctul de a găsi un răspuns.

Un kilometru sub pământ

Să îți spun despre LZ — nu, nu albumul formației Led Zeppelin. LZ vine de la LUX-ZEPLIN, și e unul dintre cele mai tari experimente științifice despre care probabil nici nu ai auzit.

Imaginați-vă: la un kilometru adâncime, într-fostă mină de aur din South Dakota, oamenii de știință au construit un rezervor cu 10 tone de xenon lichid ultra-pur. (Xenonul e gazul nobil care strălucește albastru când îi trimiți curent electric.) Totul e învelit în straturi peste straturi de protecție, ca să fie ferit de razele cosmice și de orice fel de interferențe.

De ce atâta efort? Pentru că particulele de materie întunecată — dacă există — ar trebui ocazional să se ciocnească de atomii de xenon, producând lumini slabe pe care detectoarele sensibile le pot prinde. Cu cât ești mai jos și mediul e mai liniștit, cu atât ai șanse mai mari să prinzi ceva.

Și acum, LZ a prins ceva.

Semnalul pe care nimeni nu îl poate explica

Cercetătorii au analizat recent 220 de zile de date și au găsit... un singur eveniment. O singură interacțiune care nu se potrivește cu nimic din ce se așteptau de la materia normală.

Iată de ce contează asta: evenimentul a avut loc fix acolo unde ar trebui să apară semnalele de materie întunecată, iar toate sursele obișnuite de zgomot de fond (descompunere radioactivă, raze cosmice și așa mai departe) au fost eliminate cu grijă. Echipa a petrecut luni întregi verificând și revizuind totul. Își cunosc detectorul atât de bine încât chiar și un singur eveniment neexplicitat merită discutat.

„Suntem foarte curioși să vedem acest eveniment în date," a declarat Rick Gaitskell, purtător de cuvânt LZ și profesor la Universitatea Brown. „Cu un singur eveniment, nu vrem să ne hazardăm. Nu susținem că am detectat materia întunecată. Dar am văzut ceva interesant."

Așa o citat care îmi face inima de comunicator științific să tresalte de bucurie. Optimism prudent! Proces științific corect! Fără concluzii pripite! (Îți arunc o privire, unele domenii care își păstrează anonimatul.)

Ce ar putea fi?

Dacă acest semnal chiar e materie întunecată, vorbim probabil despre așa-numitele WIMP-uri — particule masive care interacționează slab. Acestea sunt principalii candidați pentru materia întunecată, particule care abia dacă interacționează cu materia normală, doar prin gravitație și forța nucleară slabă.

WIMP-ul ipotetic care ar fi putut produce acest semnal ar cântări cel puțin de 200 de ori mai mult decât un proton. E o particulă solidă, din perspectiva fizicii particulelor. Și iată ceva interesant: ar reprezenta un tip de interacțiune care depășește modelele cele mai simple pe care oamenii de știință le caută de obicei.

Deci fie am găsit materia întunecată, fie am descoperit un tip nou de interacțiune între particule obișnuite pe care nu îl cunoșteam. Ambele ar fi destul de tari, sincer.

De ce nu trebuie să ne entuziasmăm prea devreme

Știu, știu — ești gata să îți actualizezi statusul de Facebook cu descoperirea materiei întunecate. Încetinește, prietene.

În fizica particulelor, ai nevoie de ceea ce se numește semnificație de 5-sigma înainte să poți susține o descoperire. Asta înseamnă o șansă mai mică de 0,00003% ca rezultatul tău să fie doar zgomot aleatoriu. Semnalul LZ se află acum la 2,6 sigma — adică vreo 0,5% șansă să fie o coincidență.

E interesant, nu concludent.

Gândește-te așa: imaginează că îți cauți o lentilă de contact pierdută pe podeaua din bucătărie. Vezi ceva strălucitor. E lentila? Poate. E o firimitură? Și asta e posibil. E o bucățică de staniol de la gustarea de ieri? Ar putea fi. Ar trebui să o ridici și să te uiți bine ca să fii sigur.

Echipa LZ are nevoie de mai multe date. Din fericire, au colectat deja cea mai mare cantitate de date din lume pentru căutările de materie întunecată, și nu se opresc curând.

Ce urmează?

Experimentul va continua să funcționeze, adunând date zi de zi. Dacă acel semnal misterios continuă să apară — sau, și mai bine, dacă se strâng și alte evenimente similare — semnificația va urca spre pragul magic de 5-sigma.

Sau poate semnalul dispare și se dovedește a fi o fluctuație statistică. Asta face și parte din știință. Uneori rezultatul nul e la fel de important.

Oricum ar fi, eu găsesc ceva frumos în toată această încercare. Stăm la un kilometru sub pământ, înconjurați de xenon lichid incredibil de pur, căutând lucruri invizibile care alcătuiesc cea mai mare parte a universului. Universul e ciudat, și noi tot încercăm să îl înțelegem.

Rămâne de văzut dacă LZ a prins într-adevăr materia întunecată. Dar deocamdată, avem un singur semnal mic și neexplicitat care îi face pe fizicienii din întreaga lume să fie cu ochii în patru.

Rămâneți curioși, oameni buni. Universul are întotdeauna surprize pregătite.