Η σκοτεινή ύλη στην αστρονομία και στην κοσμολογία, είναι ένας υποθετικός τύπος ύλης που συνεισφέρει κατά μεγάλο ποσοστό στη συνολική μάζα του σύμπαντος, αλλά δεν μπορεί να παρατηρηθεί απευθείας από τηλεσκόπια επειδή ούτε εκπέμπει ούτε απορροφά φωτεινή ή άλλη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε σημαντικό βαθμό.
Αντίθετα, η ύπαρξη και οι ιδιότητές της βασίζονται στις βαρυτικές επιδράσεις πάνω στην ορατή ύλη, στην ακτινοβολία και τη μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος. Σύμφωνα με την ερευνητική αποστολή Planck και πάνω στη βάση του Καθιερωμένου Προτύπου (Standard Model of Cosmology), η συνολική υλοενέργεια (ύλη-ενέργεια) του σύμπαντος περιέχει 4,9% συνηθισμένη ύλη, 26,8% σκοτεινή ύλη και 68,3% σκοτεινή ενέργεια.
Συνεπώς, η σκοτεινή ύλη υπολογίζεται ότι συνεισφέρει κατά 84,5% στη συνολική ύλη και κατά 26,8% στο συνολικό περιεχόμενο του σύμπαντος.
Παρότι, λοιπόν, οι επιστήμονες είναι σχεδόν σίγουροι για την ύπαρξη αυτής της μυστηριώδους ύλης που θεωρητικά υπάρχει παντού γύρω μας σε ποσότητα πενταπλάσια από την κανονική κανείς δεν γνωρίζει τη σύστασή της.
Σκοτεινή ύλη στην Ιταλία
Ένα πείραμα που διεξάγεται στην Ιταλία εδώ και μια δεκαετία υποστηρίζει ότι ανακάλυψε τη λεγόμενη σκοτεινή ύλη.
Εκεί, στα ανατολικά της Ρώμης, κάτω από το βουνό Γκραν Σάσο δυσεξήγητες λάμψεις καταγράφονται στον ανιχνευτή DAMA. Οι λάμψεις, λένε οι υπεύθυνοι του ερευνητικού προγράμματος, παράγονται όταν οι κρύσταλλοι του ανιχνευτή τύχει να συγκρουστούν με εισερχόμενα σωματίδια σκοτεινής ύλης.
Τα υποθετικά αυτά σωματίδια μπορεί να είναι τα λεγόμενα WIMP, ή «ασθενώς αλληλεπιδρώντα μαζικά σωματίδια» – μια από τις επικρατέστερες θεωρίες για τη σύσταση της σκοτεινής ύλης.
Από την πρώτη ανίχνευση το 1998 μέχρι σήμερα, ο ανιχνευτής DAMA καταγράφει μια περιοδική αυξομείωση στις λάμψεις στη διάρκεια κάθε έτους. Αυτό ακριβώς θα περίμενε κανείς να δει σύμφωνα με τις εκτιμήσεις άλλων ερευνητών, οι οποίοι υπολογίζουν ότι η Γη δέχεται περιοδικούς βομβαρδισμούς σωματίων καθώς περνά μέσα από έναν δακτύλιο σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τον Γαλαξία.
Το πρόβλημα είναι ότι αν πρόκειται πράγματι για βομβαρδισμό της Γης από σκοτεινή ύλη «πολλά άλλα πειράματα για την ανίχνευση σκοτεινής ύλης θα το είχαν δει εδώ και πολύ καιρό», επισημαίνει στο δικτυακό τόπο του περιοδικού «Nature» o Καϊσουάν Νι του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο, ο οποίος εργάζεται στον ανιχνευτή σκοτεινής ύλης Xenon1T.
Όμως η αδυναμία ανίχνευσης του σήματος με άλλους ανιχνευτές ίσως οφείλεται στη διαφορετική μεθοδολογία στην οποία βασίζεται ο DAMA: ο ιταλικός ανιχνευτής είναι ο μόνος που χρησιμοποιεί κρυστάλλους ιωδιούχους νατρίου για να καταγράφει τα εισερχόμενα WIMP.
Είναι επομένως πιθανό ότι τα WIMP αλληλεπιδρούν με το στοιχείο νάτριο διαφορετικά από ό,τι με άλλα στοιχεία.
Νέα πειράματα με ιωδιούχο νάτριο
Αυτό το ενδεχόμενο θα εξετάσουν τώρα τέσσερα νέα πειράματα με κρυστάλλους ιωδιούχου νατρίου. Ο πρώτος ανιχνευτής, για τον οποίο συνεργάστηκαν το νοτιοκορεατικό πρόγραμμα KIMS και το αμερικανικό De-Ice, θα αρχίσει να λειτουργεί σε λίγες εβδομάδες στο υπόγειο εργαστήριο του Γιανγκγιάνγκ ανατολικά της Σεούλ.
Ένας ακόμα ανιχνευτής κατασκευάζεται από το πρόγραμμα ANAIS στα ισπανικά Πυρηναία, ενώ σε λίγα χρόνια αναμένεται να ολοκληρωθούν και δύο νέοι ανιχνευτές του προγράμματος SABRE (Sodium-iodide with Active Background Rejection), ένας στο Γκραν Σάσο και ένας ακόμα σε εγκαταλειμμένο ορυχείο της Αυστραλίας.
Το πρόγραμμα SABRE θα χρησιμοποιήσει κρυστάλλους ιωδιούχου νατρίου με μικρότερα ποσοστά μόλυνσης από ιωδιούχο κάλιο διότι ορισμένα ισότοπα του καλίου είναι ραδιενεργά και παράγουν λάμψεις που περιπλέκουν την ανίχνευση.
Σε λίγα χρόνια, διαβεβαιώνουν οι σχεδιαστές των νέων πειραμάτων, θα γνωρίζουμε με βεβαιότητα αν οι μυστηριώδεις λάμψεις στο DAMA προέρχονται πράγματι από σκοτεινή ύλη.
Αν η απάντηση που θα δοθεί είναι καταφατική, θα βρισκόμαστε ένα βήμα κοντύτερα στην αποκάλυψη ενός θεμελιώδους συμπαντικού μυστηρίου.
