Detektor CDMS - věžička obsahuje 1 kg germania (k detekci částice skryté hmoty) a 200 g křemíku, který slouží k odlišení částic skryté hmoty od obyčejných neutronů. Na snímku Dan Baumer z Fermilabu a Vuk Mandic z University of Minnesota (foto: CDMS)

Dlouho očekávané výsledky experimentu CDMS-II, jehož úkolem je hledat částice skryté hmoty, přinesly velký příslib, avšak ne jednoznačnou odpověď. Mezi fyziky zavládlo velké vzrušení, ale dvě nalezené události jsou stále málo na to, aby vědci z CDMS mohli jednoznačně říct, že nalezli částici z rodiny WIMP, kousek supersymetrické hmoty.

Čtěte také:

• Pátrání po supersymetrické skryté hmotě
• Našli fyzici z CDMS částici skryté hmoty? Sledujte přímý přenos ohlášení výsledků

Vědci výsledky výzkumu prezentovali včera v 23:00 našeho času. Oznámení souběžně probíhalo na půdě Fermilabu a SLACu (dvou laboratořích proslulých svými urychlovači částic), kde se slova ujal Lauren Hsu (Fermilab) a Jodi Cooleyová (CDMS/SLAC). Prezentace byly sice přenášeny online, bohužel kvůli velkému zájmu se video na webu hodně trhalo a přerušovalo (k výpadku došlo přesně ve chvíli, kdy mělo padnout slovo o tom, co fyzici našli).

Tak tedy: V zákulisí se ještě před uvedením výsledků spekulovalo o jedné až čtyř událostech, které mohly být známkou částice z rodiny WIMP (slabě interagujících masivních částic tvořících většinu látkového obsahu vesmíru, hmoty, která sice nejde vidět, ale ovlivňuje pohyb celých galaxií). Luboš Motl na svém blogu psal o dvou událostech s odvoláním na důvěryhodný zdroj – a to se také potvrdilo. Ke dvěma událostem došlo 8.5. 2007 a 27.10. 2007, tedy již poměrně dávno.

Výsledky jsou více než povzbudivé, ne však natolik silné, aby fyzici mohli do světa hlásat, že se jim podařilo lapit částici skryté hmoty.

Na jednu stranu zaznamenané události v detektorech (germaniové a křemíkové krystaly) nemohou být vyloučeny jako částice skryté hmoty, splňují všechny dosavadní přísné podmínky, ovšem bohužel vzhledem k jejich nízkému počtu nelze ani vyloučit, že se jedná o „šum na pozadí“ způsobený něčím jiným.

Stejně dobře to totiž můžou být nějaké jiné částice, které se jen chovají podobně (protože jde o elastické srážky jader částic s jádry atomů germania, fyzici jdou odkázaní pouze na citlivá měření charakteristik – nejde o vysokoenergetické srážky, které by prozradily mnohem víc). Fyzici z experimentu CDMS si navíc dali přísnou podmínku, že pokud pravděpodobnost, že zaznamenaná událost je způsobena zatoulanou částicí a ne hledaným signálem, neklesne pod 1 : 1 000, šampaňské nebudou otevírat. Tato podmínka nebyla splněna, přesto jsou výsledky velkým příslibem do budoucna. Mnohem více by prozradilo detekovaných pět událostí – to by se fyzici mohli už uchýlit k velkým prohlášením a mohli by hovořit o objevu.

Jodi Cooleyová řekla, že „naše výsledky nemůžeme interpretovat jako jednoznačný důkaz interakcí WIMP (částic skryté hmoty). Nicméně nemůžeme ani vyloučit, že dvě zaznamenané události jsou opravdu hledaným signálem.“

„K oběma událostem došlo ve chvíli, když detektory byly v takřka ideální kondici. Nic podezřelého se v tu dobu nedělo. A obě události prošly všemi našimi testy,“ dodala.

Ve stejném duchu hovořil i Lauren Hsu z Fermilabu. „Jsou to velice zajímavé výsledky. Opravdu netušíme, jestli jde o ruch na pozadí, nebo o signál. Když jste experimentátor, vždycky chcete mít v rukou více dat. Už jsem zvědavý, co ukážou naše další výsledky.“

Fyzici budou v experimentu pokračovat, potřebují získat více dat. Nicméně ke zvýšení pravděpodobnosti lapení částice třídy WIMP potřebují zvětšit plochu, na které je budou hledat. Plánují proto navýšit počet detektorů. Počítají s tím, že od léta 2010 budou mít k dispozici trojnásobek jader germania.

To potvrdil i ředitel Fermilabu Pier Oddone, jenž uvedl, že v roce 2010 začne v dole Soudan v Minnesotě instalace dalších detektorů (SuperCDMS). Počet jader stoupne na trojnásobek a zároveň dojde k redukci vlivu pozadí.

„Jsou-li tyto dvě události opravdu signálem skryté hmoty, modernizovaný detektor nám definitivně potvrdí, že jsme nalezli částici skryté hmoty.“

Článek shrnující výsledky CDMS-II je dostupný na webu Kalifornské univerzity v Berkeley (PDF) a také v ArXivu jako 0912.3592v1 [astro-ph.CO].