Ha azt hinnénk, hogy a Higgs-bozon utáni hajsza hosszúnak bizonyult, elég egy pillantást vetni a sötét anyag kutatástörténetére. A Higgs létezését először 1964-ben jósolták meg, és tavaly sikerült igazolni jelenlétét. A sötét anyagról 1933 óta sejtik a kutatók, hogy létezik, amikor is Fritz Zwicky, svájci asztrofizikus először írt egy olyan szubsztanciáról, amely távcsövekkel nem látható ugyan, de gravitációs hatása révén fontos szerepet játszik a galaxisok csillagainak összetartásában. Az Európai Űrügynökség Planck nevű műholdjának nemrég nyilvánosságra hozott eredményei szerint az univerzum 4,9 százaléka anyag, 26,8 százaléka sötét anyag, 68,3 százaléka pedig sötét energia.

Ahogy az a Higgs-bozon esetében is sokáig problémát okozott, a sötét anyagot alkotó részecskék detektálása sem bizonyul egyszerű feladatnak, az elmúlt évtizedekben erre tett kísérletek mindeddig nem jártak eredménnyel. A napokban azonban minden eddiginél biztatóbbnak tűnő eredményeket tettek közzé egy, a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén lefolytatott méréssorozat adatait ismertetve.

Az Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) nevű műszer első másfél éves működésének eredményeiről a projekt irányítója, Samuel Ting Nobel-díjas kutató számolt be a CERN főhadiszállásán tartott sajtótájékoztatón. Míg az kísérlet vezérlése az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet földi központjából történik, maga a műszer az űrállomás külső felületén foglal helyet, és a vele találkozó részecskék tömegét, sebességét, típusát, illetve töltését méri, pontosságban jelentősen felülmúlva korábbi felszínen elhelyezett hasonló berendezéseket.

A sötét anyag kutatói számára az egyik legfontosabb kérdést egy hipotetikus részecskecsoport, a neutralínók léte vagy nemléte jelenti. Ezek létezését a részecskefizikai standard modell korlátainak kiküszöbölésére kiötlött szuperszimmetria elmélete jósolja meg. Ennek értelmében minden általunk ismert részecskének létezik egy szuperpartnere, megduplázva ezzel a szubatomi részecskék számát. A neutralínó ezen szuperpartnerek egyike, amely a fénnyel nem lép interakcióba, ezért láthatatlan, ugyanakkor kellően stabil ahhoz, hogy a sötét anyag egyik építőköveként hosszú ideig megmaradjon az űrben.

A földi részecskeütköztetőkben mindeddig nem sikerült neutralínókat létrehozni, a kutatók viszont joggal feltételezik, hogy amennyiben ténylegesen ilyen részecskék alkotják az univerzum sötét anyagát, egy megfelelő űrbéli műszerrel ezeket detektálni lehet. Ha két neutralínó összeütközik egymással az elméletek szerint megsemmisülnek, és egy elektront, illetve antianyag párját, egy pozitront bocsátanak útjukra. Einstein óta tudjuk, hogy tömeg és energia ekvivalensek egymással, így a neutralínókhoz képest gyakorlatilag nulla tömeggel rendelkező elektron és pozitron energia formájában fogja tovább hordozni az eredeti részecskék tömegét. Az AMS tehát ilyen, nagy energiájú elektronok és pozitronok után kutat.

A problémát az okozza, hogy nagy energiájú elektronok más kozmikus események során is keletkeznek. A pozitronok mennyisége már jóval kevesebb, főként a kutatókat érdeklő energiatartományba eső részecskéké. Eddigi 18 hónapos működése során az AMS 30 milliárd kozmikus sugarat detektált, köztük 6,4 millió elektront és 400 ezer pozitront. Ezek energiája 0,5-350 GeV között alakult. A pozitronok elektronokhoz képesti aránya a várakozásoknak megfelelően folyamatosan nőtt, ahogy egyre nagyobb energiákon vizsgálódtak a kutatók, és az aktuális arány attól függetlenül megőrződött, hogy éppen milyen irányba fordult a detektor érzékelője. Ez elviekben alátámasztaná azt az elképzelést, miszerint a sötét anyag eloszlása nagyjából egyenletes az univerzumban.

További adatokra van azonban szükség annak megállapításához, hogy a megfigyelt nagy energiájú részecskék forrását megállapítsák, ezek ugyanis csillagrobbanásokban keletkező, gyorsan forgó neutroncsillagokból, úgynevezett pulzárokból is származhatnak. A legmagasabb energiasávban egyelőre nem sikerült elég részecskét detektálni ahhoz, hogy megalapozott következtetéseket lehessen levonni ezek származására vonatkozóan. Megnehezíti a kutatást az is, hogy jelentősen megoszlanak a vélemények annak tekintetében, hogy mekkora is egy neutralínó tömege, így pedig nehéz megítélni, hogy pontosan milyen energiájú elektronokat és pozitronokat érdemes vizsgálni.

További adatokra lesz tehát szükség, de szerencsére ehhez minden adott: az AMS a tervek szerint még legalább húsz évig működőképes lesz, feltéve persze, hogy az űrállomás üzemben marad addig, így Zwicky felfedezésének százéves évfordulóján talán már okosabbak leszünk a sötét anyag természetét illetőleg.