Materia întunecată reprezintă unul dintre cele mai mari mistere ale astrofizicii moderne. Deși constituie aproximativ 85% din masa totală a Universului, rămâne invizibilă și greu de detectat. De aceea, oamenii de știință folosesc experimente sofisticate pentru a încerca să o dezvăluie. Unul dintre cele mai avansate experimente în curs este experimentul LUX-ZEPLIN (LZ) care a prezentat recent rezultate noi și fascinante care aruncă o nouă lumină asupra acestei chestiuni enigmatice.
Căutarea materiei întunecate este o provocare colosală datorită însăși naturii ei. Ea nu emite, nu absoarbe și nu reflectă lumină, ceea ce o face invizibilă. Ea interacționează cu materia normală doar prin gravitație, cea mai slabă dintre cele patru forțe fundamentale. Din acest motiv oamenii de știință trebuie să creeze condiții foarte controlate și să folosească echipamente foarte specializate pentru a încerca să detecteze indicii ale acestei materii invizibile.
Experimentul LUX-ZEPLIN (LZ), rezultatul colaborării dintre două proiecte de cercetare anterioare, Large Underground Xenon (LUX) și ZEPLIN, își propune să facă lumină în această chestiune. Acest experiment internațional reunește aproximativ 250 de oameni de știință din 39 de instituții din mai multe țări, printre care Statele Unite ale Americii, Regatul Unit, Portugalia, Elveția, Coreea de Sud și Australia. Obiectivul principal al LZ este detectarea particulelor de materie întunecată, în special a particulelor WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), care sunt unul dintre cei mai studiați candidați pentru explicarea materiei întunecate. Pentru a efectua această cercetare, experimentul folosește un detector ultra-sensibil plasat la aproximativ 1.500 de metri sub pământ într-o mină situată în Dakota de Sud, Statele Unite. Această adâncime este necesară pentru a proteja instrumentele de radiațiile cosmice și de perturbările care vin de la suprafață.
Detectorul LZ este format din zece tone de xenon lichid, un gaz care emite semnale luminoase slabe atunci când este perturbat de particule. Oamenii de știință speră că aceste semnale le vor permite să detecteze interacțiunile rare dintre particulele de materie întunecată și atomii de xenon. Pe 26 august, cercetătorii LZ și-au prezentat ultimele rezultate la două conferințe științifice. Ele sunt deosebit de semnificative deoarece cresc sensibilitatea cercetării la un nivel fără precedent. Capacitățile de detectare ale LZ sunt acum de cinci ori mai sensibile decât înainte. Aceasta înseamnă că experimentul poate detecta interacțiuni mai slabe și mai rare decât experimentele anterioare. Din păcate, chiar și cu această sensibilitate crescută, LZ nu a găsit dovezi directe ale prezenței WIMP-urilor peste o anumită dimensiune. Prin urmare, rezultatele au stabilit noi limite ale masei acestor particule ipotetice și au exclus prezența lor pentru particulele mai grele de 9 GeV/c².
Descoperirile lui LZ sunt cruciale din mai multe motive. În primul rând, oferă limite mai strânse asupra proprietăților WIMP-urilor, permițând cercetătorilor să restrângă modelele teoretice și să-și concentreze eforturile asupra celor mai promițători candidați. Cu alte cuvinte, chiar dacă materia întunecată nu a fost încă detectată, aceste rezultate permit cercetărilor viitoare să fie mai bine vizate. În plus, capacitatea lui LZ de a detecta interacțiuni și mai rare decât se imagina anterior arată că detectorul funcționează conform așteptărilor. Acest lucru dă speranța că, cu îmbunătățiri suplimentare, experimentele viitoare ar putea dezvălui în cele din urmă prezența materiei întunecate. Dificultatea de a detecta materia întunecată constă în faptul că aceasta interacționează foarte slab cu materia normală. Prin urmare, instrumentele trebuie să fie extrem de sensibile pentru a capta aceste interacțiuni aproape invizibile.
Deși materia întunecată nu a fost încă detectată în mod direct, rezultatele recente ale LZ reprezintă un progres important, deoarece fiecare nou set de date ajută la restrângerea posibilităților pentru ceea ce ar putea fi materia întunecată, aducând-o mai aproape de răspunsul la acest mister cosmic.
