Kineski fizičari pronašli mogući dokaz tamne tvari

Kineski fizičari tvrde da su u podacima teleskopa Fermi, prikupljanima više od 15 godina, pronašli signal koji bi mogao biti najuvjerljiviji dokaz postojanja WIMP čestica, vodećeg kandidata za tamnu tvar.

Tim predvođen Yi-Zhong Fanom s Kineske akademije znanosti objavio je u časopisu Physical Review Letters analizu 13 obližnjih galaktičkih skupova u kojima su uočili uski gama-zračni signal na energiji od oko 43 milijarde elektronvolti. Signal je najizraženiji u tri skupa — Djevici, Peći i Zmijonoscu — za koje se smatra da sadrže najgušće nakupine tamne tvari.

Tamna tvar čini otprilike 85 posto ukupne mase svemira, što se vidi iz načina na koji se galaksije okreću i kako su skupovi galaksija povezani gravitacijom. No unatoč desetljećima potrage, nitko je nikada nije izravno detektirao. WIMP-ovi, slabo interaktivne masivne čestice, desetljećima su favoriti fizičara ponajprije zbog matematičke pogodnosti: čestice prave mase i jačine međudjelovanja prirodno bi postojale u otprilike pravoj količini da objasne svu nestalu masu.

Oštar vrh umjesto šuma

Sudari i anihilacije WIMP-ova predviđeno proizvode čestice u širokom energetskom spektru koje je gotovo nemoguće razlikovati od običnog kozmičkog šuma. Nasuprot tome, čist, oštar energetski vrh bilo bi daleko teže objasniti postojećom fizikom, što ga čini mnogo uvjerljivijim potpisom tamne tvari. Fanov tim tvrdi da je upravo takav signal i pronašao.

Prema njihovim izračunima, ovakav oštar vrh teško je proizvesti bilo kojim poznatim astrofizičkim procesom, ali je upravo ono što bi anihilacija WIMP-ova trebala proizvesti. Provjerili su i središte naše galaksije, gdje je sličan signal prije desetak godina pogrešno proglašen tamnom tvari, a zapravo je bio posljedica pogreške teleskopa. Ovaj put nisu pronašli ekvivalentnu grešku, što smanjuje vjerojatnost pukog instrumentalnog kvara.

Oprez usprkos uzbudljivim naznakama

Unatoč obećavajućim dokazima, Fanov tim ostaje oprezan. Snaga signala varirala je tijekom godina — pao je oko 2016., da bi potom ponovno porastao — pa se istraživači suzdržavaju od proglašenja potvrđenog otkrića. Umjesto toga, smatraju ga dovoljno jakom naznakom koja zaslužuje pomnije proučavanje.

Ovdje se nameće pitanje koje izvor ne postavlja: koliko je znanstvena zajednica uopće spremna prihvatiti ovakav nalaz nakon desetljeća razočaranja i povučenih tvrdnji o detekciji tamne tvari? Povijest fizike puna je signala koji su se na kraju pokazali statističkim fluktuacijama ili instrumentalnim artefaktima, a upravo je oprez samog tima najbolji pokazatelj da ni oni nisu potpuno sigurni u ono što su vidjeli.

Ako se signal doista pokaže istinitim, potvrda bi mogla doći od još neizgrađenog vrlo velikog teleskopa za gama-zrake, kojeg je Fanov tim prvi predložio. Takvo opažanje moglo bi obećavajući signal pretvoriti u prvi stvarni pogled na čestice koje čine većinu mase svemira — a istovremeno bi zatvorilo jedno od najvećih otvorenih pitanja moderne fizike.