ბნელი მატერიის ქარი, როგორც ჩანს, მაინც უბერავს

 ბნელი მატერია(ბმ) ასტროფიზიკისა და კოსმოლოგიის გადაუჭრელ პრობლემად რჩება – მისი შემადგენელი ნაწილაკების ექსპერიმენტულად აღმოჩენის სანდო მტკიცებულება ისევ არ არსებობს. თუ ჩვენ ვართ გადაჭარბებულად მომთხოვნი(Physicsworld.Com.)?

 შეიძლება ვინმეს წამოაძახოს – როგორ თუ არ აღმოუჩენიათ, DAMA ხომ 2000 წლიდან აცხადებს: ვიმპები(WIMP- სუსტად ურთიერთქმედი მასიური ნაწილაკი) არსებობენ, მათი დანამდვილებით არსებობის მტკიცებულება  9σ(9 სიგმა; სტანდარტული გადახრა სტატისტიკურ ანალიზში)-ას აღწევს, რაც ჰიგსის ბოზონის აღმოჩენაზე უფრო დამაჯერებლად გამოიყურება. სამწუხაროდ, უახლესი დეტექტორებიდან მიღებული მონაცემები ვერარანაირ 9σ-ას ვერ გვიჩვენებენ, რის გამოც ექსპერიმენტ DAMA-ს გარეთ მყოფი ფიზიკოსები, ჯერჯერობით უცნობი ხარვეზებისკენ მიუთითებენ, რომლებიც ”დამელებს” ჯერ არ გამოუვლენიათ. საინტერესოა, რომ ყველაფერთან ერთად ექსპერიმენტი ვიმპების რაოდენობასა და ენერგიებში, სეზონური რყევების დემონსტრირებას ახდენს, სხვა ექსპერიმენტები მსგავს ვერაფერს აჩვენებენ.

 როცა გალაქტიკის ცენტრის გარშემო მზის ბრუნვის სიჩქარე, დედამიწის მზისავე გარშემო ბრუნვის სიჩქარეს ემატება(220 + 30 კმ/წმ), ვიმპ – ”ქარი” ჩვენთვის მაქსიმუმს აღწევს, ზამთრის დასაწყისში((220 – 30 კმ/წმ)) კი მინიმუმს.

 ბმ-სთვის ტიპიური სიტუაცია: ან ”დამელებმა” ვერ გაითვალისწინეს რაღაც, ან ოპონენტებს უყვართ ყველაფრის შეცდომებზე გადაბრალება, რომელთა წყაროს წარმოდგენა თვითონაც არ შეუძლიათ.

 ეს ეპოპეა გამოცოხლების გარკვეული დოზით შეიძლება შეივსოს: ა.შ.შ-ში მიმდინარე ექსპერიმენტი CoGeNT-ი, მისი დეტექტორების მიერ რეგისტრირებულ მოვლენებში სეზონურობას ხედავს.

 DAMA-ს მუშაობის პრინციპი მარტივია: იზოლირებული დეტექტორი ითვლის, როგორ იცვლება მის მიერ რეგისტრირებული მოვლენების რაოდენობა. რადგან მზის სისტემა ირმის ნახტომის შემომფარგლავი ჰიპოთეტური ბნელი მატერიის ჰალოს მიმართ მოძრაობს(დედამიწა ბნელი მატერიის ჰალოშია ჩაფლული?; უცნაური გამოსხივება გალაქტიკის ცენტრიდან; ბნელი მატერია მზის გარშემო), დედამიწა კი წრეებს მზის გარშემოც შემოწერს, სიჩქარეები ჩრდოლოეთ ნახევარსფერული ზაფხულისას იკრიბებიან, მაქსიმუმით 2 ივნისს. ჩრდილოეთ ზამთარში კი პირიქით, მინიმუმამდე ეცემიან(მზის დგომა, თანაბარდღეობა და სეზონების ცვლილება). ყოველივე ამას განსაკუთრებული მნიშვნელობა ვერ ექნებოდა, ბმ-ს ჰალო გალაქტიკასთან ერთად რომ ბრუნავდეს, თეორიის მიხედვით, ის, საერთოდ არ უნდა ბრუნავდეს.

 ბუნებრივია, ეს იმას ნიშნავს, რომ სიჩქარე, რომლითაც ვიმპები დედამიწისეულ მატერიას დეტექტორებში ეჯახებიან, უნდა იცვლებოდეს, რაც წლის დროის მიხედვით მათი რეგისტრაციის ენერგიასა და რაოდენობაზე აისახება.

 ხუან კოლიარი ჩიკაგოს უნივერსიტეტიდან, რომელიც კოლაბორაცია CoGeNT-ს ხელმძღვანელობს, კოლეგებთან ერთად ცდილობს დაადგინოს, დაამტკიცებენ თუ არა ამდაგვარ სეზონურ რყევებს, არა 250 კილოგრამიანი ნატრიუმის იდოდიდის დეტექტორები, როგორებსაც DAMA იყენებს, არამედ მათი, 100 გრამი გერმანიუმით გაკეთებული დეტექტორი. 2011 წელს, ჯერ კიევ სკეპტიკურად განწყობილმა ხუან კოლიარმა განაცხადა, რომ მისდა გასაკვირვად, გარკვეული სეზონური რყევები მოვლენათა რეგისტრაციისას მაინც არსებობს. ამის გამო კიდევ უფრო დეტალური გადამოწმებების ინიცირება მოახდინა.

 ყველაფერთან ერთად, მისი კოლაბორაცია რეგისტრირებული მოვლენების ენერგიასაც უკვირდებოდა: თეორიულად, ვიმპები 2 კილოელექტრონვოლტზე მცირე ენერგიებს უნდა იძლეოდნენ, თვითონ მოვლენები, დეტექტორის მასალის შიგნით ხდება. აღმოჩნდა, რომ CoGeNT-ის მიერ რეგისტრირებულ შეჯახებებს სწორედ ასეთი ხასიათი აქვთ, ანუ ვიმპების როლს თითქმის იდეალურად ერგებიან.

 როგორია ამ დასკვნების სტატისტიკური მნიშვნელობა? ხუან კოიარი მოკრძალებულია: 2,2 სიგმა(σ), არა 5 სიგმა, რომლის შემთხვევაში დიკუსია დასრულებული იქნებოდა. ანუ DAMA-ს მტკიცებულებებში შეცდომების ალბათობა ისევ 2 პროცენტია, რაც ფიზიკოსთათვის ბევრია. იმავე დროს, DAMA-სა და ექსპერიმენტ CRESST-ის მონაცემთა გათვალისწინებით, რომელიც იტალიაში ტარდება, გამოდის, რომ ვიმპებთან სეზონური შეჯახებების ალბათობა საკმაოდ მაღალი რჩება.

 თუმცა, არის ერთი ნიუანსიც: ვიმპების მასები და ჩვეულებრივ მატერიასთან მათი ურთიერთქმედების ძალა სამივე ექსპერიმენტში განსხვავებულია, უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, ძალიან განსხვავებული. კოიარი ამბობს, რომ თუ ვიმპები გალაქტიკის ჰალოს შიგნით შემთხვევითი ტრაექტორიებით მოძრაობენ, მაშინ მასებიცა და ურთიერთქმედების ძალაც პლანეტის ყველა დეტექტორზე ერთნაირი უნდა იყოს.

 ვიმპების გარკვეული ნაწილი სხვაგვარად იქცევა, კერძოდ, მათ ”ნაკადების” წარმოქმნა შეუძლიათ, რომლებიც გარკვეული მიმართულებით მიედინებიან. ასეთ შემთხვევაში სამი სხვადასხვა ექსპერიმენტით მიღებული შედეგებიც აიხსნება, დასძენს მეცნიერი.

 შეგახსენებთ, რომ CDMS(სუდანი)-მა, რომელმაც ”თავისი” წილი ბმ-ს კვალი სილიციუმის დეტექტორებით იპოვა, ვერანაირი სეზონური რყევები ვერ აღმოაჩინა გერმანიუმის დეტექტორებზე. ნუთუ გერმანიუმის დისკოებით ვიმპების რეგისტრირება, ან ყბადაღებული ”უცნობი სისტემაქტიური შეცდომა”, ამ დეტექტორების გეოგრაფიულ მდებარეობაზეც არის დამოკიდებული?

 დეტექტორი CoGeNT-ი მოკრძალებული ზომებით, თუმცა უფრო მგრძნობიარე მცირე მასების ვიმპების მიმართ.

 თითქოსდა ჯინაზეო, ესპერიმენტთა წყვილი ქსენონის დეტექტორებით, საერთოდ ვერანაირ ვიმპებს ვერ ხედავენ, რის გამოც მათი აახალი კალიბრირება და 2014 წლისთვის მზადება მიმდინარეობს(ბნელი მატერიის ძებნა უშედეგოდ დამთავრდა; LUX-ი ბნელი მატერიის ნაწილაკებს ვერ ხედავს). ხუან კოიარი და მისი კოლეგები ქსენონის პატარა დეტექტორის შექმნაზეც მუშაობენ, რომელიც უკვე, რამდენიმე კვირაში შეიძლება ამუშავდეს.

 მეცნიერები იმასაც ვარაუდობენ, რომ თუ ზემოთ ხსენებული, ვიმპების ”ნაკადები” და დინებები მართლაც არსებობენ და ნაწილობრივ მზის სისტემაშიც გადიან, მაშინ კოსმოსური ტელესკოპი ”გაია”(Gaia, ESA) მათი ზემოქმედების ირიბ შედეგებს დაინახავს, რადგან ბმ-მ გალაქტკის ვარსკვლავების ნაწილი იგივე მიმართულებით უნდა წაიყოლოს, მაგალითად, დედამიწელი დამკვირვებლის მიმართულებით. რა გაეწყობა, ვარსკვლავური დინებების რეგისტრაციასაც დავლოდოთ(კიდევ ბნელ მატერიაზე)…