Tamsiosios medžiagos paieškos eksperimente, vykdytame Soudano kasykloje, Minesotos valstijoje (JAV), buvo nustatytas nuo sezono laiko priklausantis signalo kitimas. Lygiai toks pats rezultatas buvo gautas daugiau nei dešimtmetį italų atliktame eksperimente.
Naujas sezoninis kitimas buvo aptiktas CoGeNT (Coherent Germanium Neutrino Technology) eksperimente. Rezultatai sutampa su teoriniu modeliu, kuriame tamsiąją medžiagą fizikai aprašo kaip silpnai sąveikaujančias masyvias daleles (angl. Weakly Interacting Massive Particles - WIMPs).
„Negalime sakyti, kad gauti duomenys patvirtina WIMP dalelių egzistavimą. Tai tik rezultatas, kurio mes galime tikėtis, jei jos egzistuoja“, – pasakė Čikagos universiteto profesorius Chuanas Kolaras (Juan Collar). Kolaras kartu su Džonu Oreliu (John Orrell), dirbančiu Pesifik Nortvest nacionalinėje laboratorijoje (Pacific Northwest National Laboratory), atsakinga už CoGeNT eksperimento vykdymą, pateikė žurnalui „Physical Review Letters“ du straipsnius.
WIMP dalelės galėjo sukelti signalo kitimą, bet tai galėjo būti ir atsitiktinės fluktuacijos, tai yra eksperimente naudoto aparato neteisingai nuskaityti duomenys arba net naujas atominės fizikos reiškinys, mano Kolaras.
Tamsioji medžiaga sudaro apie devyniasdešimt procentų visos Visatoje esančios medžiagos, tačiau jos identifikavimas išlieka viena didžiausių dabartinio mokslo paslapčių. Nors tamsioji medžiaga yra nematoma teleskopais, tačiau astronomai žino apie jos egzistavimą pagal jos poveikį galaktikoms.
Teoretikai numatė, kad tamsiosios medžiagos eksperimentuose turėtų būti registruojama metinė signalo moduliacija, nes Žemė su Saule sukasi Paukščių Tako galaktikos plokštumoje. Saulė juda galaktikos plokštumoje, vienos iš spiralinių vijų pakraštyje, dviejų šimtų dvidešimties kilometrų per sekundę greičiu. Žemės sukimosi greitis apie Saulę lygus penkiolikai kilometrų per sekundę. Žiemą Žemė juda priešinga Saulės judėjimo apie galaktiką kryptimi. Tačiau vasarą jų judėjimo kryptys beveik sutampa. Šis judėjimas padidina Žemės bendrą greitį galaktikos halo tamsiosios medžiagos dalelių atžvilgiu. Apie tamsiosios medžiagos dalelių egzistavimą žinoma iš astronominių stebėjimų.
WIMP dalelės turėtų judėti įvairiomis kryptimis galaktikos hale ir jų greičiai turėtų būti apytiksliai lygūs Saulės greičiui. „Tai panašu į mašinos judėjimą per uodų debesį, – paaiškino Kolaras. – Kuo mašina greičiau važiuoja, tuo daugiau uodų atsitrenks į mašinos priekinį stiklą.“
Panašu, kad CoGeNT per penkiolika mėnesių vykdytą eksperimentą užregistravo vidutiniškai vieną WIMP dalelės sąveikos atvejį per dieną. Stebėtas šešiolikos procentų sezoninis kitimas. Energijos matavimai atitinka WIMP dalelių masę, kuri apytiksliai yra nuo šešių iki dešimties kartų didesnė už protono masę.
Šie rezultatai dera su italų vykdyto tamsiosios medžiagos registravimo eksperimento (angl. DArk MAtter – DAMA) duomenimis. „Mes esame labai nedėkingoje situacijoje, nes negalime pasakyti, ar mūsų rezultatai paneigia DAMA duomenis, ar su jais sutinka. Mums reikia dar tai išsiaiškinti“, – pasakė Kolaras.
Dalelių fizikoje, perspėjo Kolaras, atitikimas tarp dviejų ar trijų eksperimentų daug nereiškia. Panašiai nutiko su pentakvarku. Šio amžiaus pradžioje apie dešimt eksperimentų registravo dalelę, sudarytą iš penkių kvarkų, tai yra pentakvarką, nors nė viena žinoma dalelė neturi daugiau kaip tris kvarkus. Tačiau praėjus tam tikram laikui nė viename naujame eksperimente nebuvo tokia dalelė užregistruota.
„Tai neįtikėtina, – sakė Čikagos universiteto fizikos profesorius Džonatanas Rozneris (Jonathan Rosner). – Žmonės vis dar aiškinasi ar tai gali būti tiesa, jog pentakvarkas egzistuoja.“
Kolaras su savo kolegomis suskaičiavo, kad tikimybė jog jų stebėjimai yra klaidingi, yra lygi penkioms dešimtosioms procento,.
„Gaila, bet tai dar nėra tikslus mokslas, – pabrėžė Kolaras. – Tačiau pagal mūsų turimą informaciją ir padarytas prielaidas apie halą ir šias daleles bei jų elgesį hale, stebimi dalykai turėtų šitaip atrodyti.“
Kiti tamsiosios medžiagos eksperimentai, taro jų Xenon100, nestebėjo sezoninio signalo kitimo, gauto iš CoGeNT ir DAMA duomenų.
„Jei jūs tikrai esate įsitikinęs, kad toks efektas tikrai egzistuoja, tai belieka teigti, kad Xenon100 eksperimente nepasiekiamas toks jautrumas, kuriuo pasižymi Chuano matavimai, – sakė Rozneris, nedalyvaujantis CoGeNT grupėje. – Kita vertus, jie atliko daugybę tyrimų norėdami įvertinti savo eksperimento jautrumą esant mažoms energijoms. Jie mano, kad toks efektas nėra pas juos registruojamas.“
CoGeNT eksperimentas buvo vykdomas nuo 2009 metų gruodžio mėnesio, tačiau dėl gaisro, įvykusio Saudano kasykloje 2011 metų kovą, matavimai buvo nutraukti. Penkiolika duomenų rinkimo mėnesių yra santykinai trumpas laiko tarpas eksperimentui, kuriame registruojama tamsioji medžiaga. Iš tiesų Kolaras su kolegomis nutarė ištirti gautus rezultatus jau dabar tik dėl įvykusio gaisro, sustabdžiusio eksperimentą.
Gaisras tiesiogiai nepaveikė eksperimento, tačiau CoGeNT grupė negalėjo ištirti detektoriaus dėl vykusio valymo. Detektorius galbūt jau nebeveikia arba, jei veikia, jis gali turėti visiškai skirtingas savybes.
Spėjama, WIMP dalelių masė, kurią galėjo registruoti CoGeNT detektorius, yra nuo šešių iki dešimties bilijonų elektronvoltų, tai yra apie šešis kartus didesnė už protono masę. „Stebėti WIMP daleles su dešimt kartų didesnėmis masėmis yra labai sunku. Jei jos yra tokios „lengvos“, tai būtų košmaras“, – pasakė Kolaras.
