Kuus olulisimat teadusprojekti: Katse tumeainega

Järgmisel aastal Itaalias läbiviidavas katses võib tumeaine lõpuks ometi lõksu jääda ning teadlastele oma olemasolu paljastada, kirjutas DiscoverMagazine. Projekti nimi on XENON100 ning selle taga seisab rahvusvaheline meeskond. Teadlaste eesmärgiks on registreerida tumeaine osakese kokkupõrge vedela ksenooni aatomiga. Tumeaine eeldatavat koostisosa nimetatakse nõrga vastastikmõjuga massiivne osake (weakly interacting massive particle – WIMP). „Meil on reaalne šanss seda osakest näha,” arvas projekti juhtiv Columbia ülikooli füüsik Elena Aprile Discovermagazine’ile.

Teadlased arvavad, et tumeainet on universumis kuus korda rohkem kui tavalist ainet. Vaatamata sellele, et loendamatu hulk tumeaine osakesi kihutab iga sekund läbi Maa, on neid tabada väga raske. Neil pole elektrilaengut ning nende vastastikmõjud tavalise aine aatomitega on nii harvad, et nende leidmiseks tuleb üles seada tõeliselt kaval lõks.

XENONi eksperiment viiakse läbi sügaval Maa sisemuses, et varjestada katse ebasoovitava taustkiirguse eest. Itaalia Gran Sasso laboratoorium on selleks ideaalne koht, see paikneb 1400 meetri sügavusel mäe sees maanteetunneli lähedases koopas.

Tumeaine osakeste tabamiseks kasutatakse vedelat ksenooni, sest ksenooni aatomi tabamisel peaks tulemuseks olema valgussähvatus, mida mõõteaparatuur võimaldab näha. Detektor paikneb roostevabast terasest silindris, mida ümbritseb kahest plii ja ühest polüetüleenkihist varjestus. Silindri sees on ligi 150 kilo vedelat ksenooni, mis on jahutatud –95 °C kraadini, sest normaaltingimustel on tegemist gaasiga.

Silindri põhjas olevad sensorid salvestavad valgussähvatuse, silindri laes olevad sensorid detekteerivad aga kokkupõrke käigus eraldunud elektrone. Sensorite andmete põhjal on võimalik arvutada, millises silindri osas kokkupõrge toimus.

Tumeaine ei pea tingimata koosnema WIMP-osakestest – välja on pakutud ka teisi variante, kuid WIMP on seni siiski peamine kahtlusalune. Kui XENONil õnnestub tumeaine kinni püüda, oleks see Yale’i ülikooli füüsiku Daniel McKinsey sõnul võrreldav Koperniku avastusega, et me ei asu Universumi keskpunktis. „Kui leiame tumeaine, siis selgub, et aine, millest koosneme, ei moodustagi suuremat osa Universumist,” ütles ta.