Fizycy uważają, że ciemna materia stanowi ok. 22 proc. całej materii Wszechświata. Nie widzimy jej, ale jej obecność można wywnioskować z oddziaływań grawitacyjnych i słabych sił jądrowych.
Naukowcy spekulują, czym może być. Jednym z kandydatów są słabo oddziałujące masywne cząstki (WIMP), które nie reagują ani na pole elektromagnetyczne, ani na silne oddziaływania jądrowe. Przeprowadzane dotychczas próby wykrycia WIMP-ów dały jednak sprzeczne rezultaty. Dwa eksperymenty - CoGeNT w Soudan (Minnesota, USA) i DAMA /LIBRA w Gran Sasso (Włochy) wykryły domniemane cząstki ciemnej materii, ale było ich więcej w czerwcu niż w grudniu.
Naukowcy nie wiedzą, dlaczego, mają jednak kilka hipotez. Może to wynikać z ruchu Ziemi w przestrzeni - ponieważ cały Układ Słoneczny się przemieszcza, Ziemia "wpada" na więcej cząstek ciemnej materii w czerwcu, gdy porusza się po orbicie w tym samym kierunku, co cały układ. W grudniu natomiast Ziemia podąża w przeciwną stronę, więc prędkość jej ruchu po orbicie odejmuje się od prędkości Układu Słonecznego.
Problem w tym, że większe i przeprowadzone bardziej czułymi metodami eksperymenty CDMS-II i XENON100 nie wykazały obecności tego rodzaju cząstek. Tymczasem należy sprawdzić nie tylko to, czy istnieją, ale i to, czy rzeczywiście poruszają się w różnych kierunkach zależnie od pory roku.
Jest już pomysł na wyjście z impasu. Andrzej Drukier, fizyk, który stał się biologiem, pracującym dla firmy biotechnologicznej Biotraces (Herndon, Virginia), oraz związana z nim grupa kosmologów i biochemików proponują wykorzystanie DNA. Proponowany detektor składa się z metra kwadratowego złotej folii oraz "lasu" pojedynczych nici DNA zawieszonych pod folią w uporządkowany sposób - jak włosie szczotki. Uderzająca w złotą folię cząstka ciemnej materii mogłaby z niej wybić jądro atomu złota, które ścinałoby na swej drodze łańcuchy DNA. Odcięte fragmenty DNA opadałyby niżej, pozostawiając ukośne ślady, podobnie jak niefachowo użyta kosa zostawia na swoje drodze nierówno ścięte łodygi.
Z analizy charakterystycznych dla lokalizacji detektora sekwencji odciętego DNA można by odczytać kąty padania cząstek WIMP. Jeśli zmieniałyby się one w rytmie dziennym (obrót Ziemi wokół osi) oraz rocznym (ruch wokół Słońca), byłby to mocny dowód na istnienie ciemnej materii i okresową zmienność jej "zachowania".
O ile WIMP może nadać jądru złota tylko taką energię, która pozwala na przejście jednej warstwy detektora, to promieniowanie kosmiczne może rozpędzić złoto do prędkości, przy której przebija się przez setki warstw. Pozwala to odróżnić efekt działania WIMP od promieniowania kosmicznego, a co za tym idzie - pozbyć się zakłóceń.
Koszt detektora to tylko około 100 tys. dolarów. To wielokrotnie mniej niż koszt obecnie stosowanych. Może on też działać w temperaturze pokojowej, podczas gdy dotychczasowe detektory wymagają chłodzenia niemal do zera absolutnego. Prototyp ma być gotowy jesienią.
(ew/Pap-Nauka w Polsce)