Němečtí vědci se pokusí pomocí experimentu rozluštit záhadu skryté hmoty a energie, které dohromady tvoří 95 % hmoty vesmíru. Pokusí se vytvořit částici skryté hmoty nazvanou axion.

Pokus plánují vědci v německé laboratoři DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) a chtějí jej provést do konce roku.

Adreas Ringwald se svými spolupracovníky k experimentu použijí elektronový laser FLASH. Badatelé se pokusí vytvořit axiony tak, že nechají laserové světlo projít vakuem, v němž bude magnetické pole. Bude-li jejich pokus úspěšný, mohou tak přispět k rozluštění záhady kolem skryté hmoty a skryté energie vesmíru, které dohromady tvoří 95% hmoty vesmíru.

Navržený experiment v laboratoři DESY jde ve stopách dřívějšího objevu, k jakému došli vědci letos v Itálii. Zjistili, že světelný paprsek se může natáčet ve vakuu v přítomnosti magnetického pole.

Podle zákonů kvantové mechaniky není vakuum vůbec prázdné, jak si lidé myslí, ale je zaplněno páry virtuálních částic a antičástic, které se spontánně tvoří a zanikají. Magnetické pole s nimi interaguje a narušuje vakuum, přičemž procházející světlo se na své dráze vakuem stáčí.

Výsledky italského týmu se nicméně nedají vysvětlit v rámci standardní kvantové teorie. Někteří vědci si proto začali pohrávat s myšlenkou, že zlomek částic světla, fotonů, se při experimentu přeměnil v axiony.

Fyzici při experimentu v laboratoři DESY vyšlou laserový paprsek vakuem, v němž bude magnetické pole, a poté ho nechají dopadnout na překážku. Pokud se během cesty vakuem některé fotony přemění v axiony, překážkou projdou, jelikož s ostatními částicemi hmoty velmi málo interagují. Magnetické pole na druhé straně stěny poté vzniklé axiony přemění opět zpět na fotony, což zdánlivě bude vypadat, jako by fotony vznikly z ničeho.

Ringwald s kolegy se chystá experiment provést ke konci roku a potom, jestliže axiony objeví, na jaře 2007 spustí druhý pokus, aby vyšetřili podrobné vlastnosti nových částic.

Skrytá hmota a skrytá energie vesmíru

Na počátku třicátých let 20. století zjistil astronom Fritz Zwicky, že se galaxie v kupě galaxií ve Vlasech Bereniky pohybovaly příliš rychle na to, aby jejich viditelná hmota vyvinula postačující gravitační sílu k tomu, aby je udržela pohromadě.

Zwicky se dovtípil, že gravitačně vázanou skupinu galaxií by mohla vyplňovat další hmota, která sice nesvítí, ale svou gravitační silou drží ostatní galaxie pohromadě. Jeho výpočty na základě takového předpokladu ukázaly, že většina hmoty kupy by byla tvořena právě onou nesvítící látkou. Následně potvrdili i jiní, že skrytá hmota skutečně existuje.

Vědci zjistili, že svítivá hmota tvoří pouhých 5 procent celkové hmoty vesmíru. Zato skrytá hmota přispívá 25 procenty. Zbylých 70 % tvoří energie vakua, tedy energie ukrytá ve zdánlivě prázdném prostoru.

Snímek z Hubbleova kosmického teleskopu, na němž jsou žlutě až červeně ukázány velmi vzdálené galaxie, jejichž obrazy jsou znásobeny tzv. efektem gravitační čočky, kdy se světlo z galaxií v gravitačních polích mezilehlých velmi hmotných těles ohne podobně jako světlo procházející čočkou. Modrá jsou hala kolem galaxií, která podle některých expertů mohou pocházet z interakcí párů částic shluklé skryté hmoty.

Co je to vlastně axion?

Vědci dodnes nevědí, z čeho se skrytá hmota skládá. Přišli s různými návrhy, ovšem ještě ani jeden nebyl experimentálně potvrzen. Co se týče skryté hmoty I. typu, to je té, obsažené na periferiích galaxií, přemýšleli o málo svítivých tělesech, hnědých trpaslících, další zase o černých dírách.

Kdežto na skrytou hmotu II. typu v mezigalaktickém prostoru byla navržena například neutrina — velmi málo hmotné neutrální částice, jimiž je vesmír skutečně zaplněn — či rozličné exotické částice. Jednou z nich je právě axion, hypotetická částice, jejíž existence vyplývá z teorie velkého sjednocení, teorie, která splétá v jeden celek tři zdánlivě odlišné fundamentální síly kosmu: silnou a slabou jadernou sílu se sílou elektromagnetickou (axiony se přirozeně vynořují také v moderní teorii o stavbě světa, teorii superstrun).

Pokud se tedy zmíněným vědcům podaří axiony vytvořit, bude to znamenat velký skok k objasnění jednoho z tajemství vesmíru.