Hledání temné hmoty (2): Projekt CREDO na stopě největšího tajemství kosmu

Současná kosmologie se opírá především o matematické modely a pomocí postupně se zdokonalujících observačních technologií se je snaží potvrdit, nebo vyvrátit. U skryté látky je situace o to těžší, že není vůbec snadné určit její složení, a to ani z předpokladů vycházejících z evoluce částic na počátku vesmíru.

Předchozí část: Hledání temné hmoty (1): Projekt CREDO na stopě největšího tajemství kosmu

Podržíme-li se teorie o superhmotných částicích, které vznikly v raném kosmu, uvažují astronomové hned o třech typech skryté látky – o horké, teplé a chladné – podle toho, jakou rychlostí se hledané částice pohybují. V prvním případě se počítá s jejich pohybem rychlostí blízkou rychlosti světla, tzv. ultrarelativisticky; u chladné skryté látky jde naopak o rychlosti poměrně malé. 

Mezi kandidáty na stavební kameny skryté látky ještě patří neobjevené hmotné částice souhrnně označované zkratkou WIMP (z anglického Weak Interacting Massive Particles neboli „slabě interagující hmotné částice“), mezi které se řadí například stabilní neutralina či axiony.

Nedávná studie dánských fyziků Martina Slotha a McCullena Sandory dokonce vnáší do hry nový typ, mnohem hmotnější částice PIDM (Planckian Interacting Dark Matter, „Planckovsky interagující temná hmota“), jež by mohly dosahovat třetiny hmotnosti lidské buňky a hustoty miniaturní černé díry!

Jednou za sto let

Tak či onak, všechny uvažované hmotné částice jsou obtížně detekovatelné a jediná šance na potvrzení jejich existence spočívá v zachycení specifického záření, které se při interakci částice během průchodu atmosférou může zaznamenat na nějakém kolektoru kosmického záření. Superhmotná částice totiž při rozpadu v zemském ovzduší vytváří sprchu vysokoenergetických částic, včetně fotonů, elektronů, mionů, neutrin a dalších. 

Jenže aby měl takový detektor vůbec statistickou šanci konkrétní částici zachytit, musí mít opravdu velkou plochu. Vědci totiž předpokládají, že na jeden kilometr čtvereční dopadne vysokoenergetická částice pouze zhruba jednou za století. Jak tedy zvýšit naději na její zachycení? Odpověď zní: Zapojit každého člověka na planetě s detekčním zařízením, jež naštěstí nemusí být nijak sofistikované – stačí chytrý mobilní telefon, který dnes vlastní velká část populace. Prakticky každý se tak může zapojit do jakési „občanské vědecké patroly“.

Zapojte se s telefonem

Tajemné látce by konečně mohl přijít na kloub mezinárodní projekt CREDO, který zahájili vědci z Ústavu jaderné fyziky v Krakově a z Fyzikálního ústavu v Opavě. A tady přichází vaše chvíle: Můžete se do něj zapojit i vy. Vlastníte-li chytrý telefon s fotoaparátem, pak již máte hardware potřebný k detekci částic. Stačí si stáhnout aplikaci CREDO detektor a začít identifikovat specifické částice v běžném záření kolem. Aplikace používá kameru telefonu (zatímco se třeba nabíjí na stole a kamera je zakrytá) k hledání jasných pixelů způsobených dopadem vysoce energetické částice na CCD detektor ve fotoaparátu. Na servery CREDO se odešle „miniatura“ detekce spolu s časem a datem, kdy byl telefon do projektu zapojen. Zpětně pak můžete sledovat, zda specifickou částici z vesmíru nezachytil právě váš přístroj.

TIP: Částicová sprška: Odkud se bere a z čeho se skládá kosmické záření?

I kdyby se nakonec nepodařilo detekovat kýžený prchavý „foton“ z původní superhmotné částice a nahraje to fyzikům přiklánějícím se k teorii MOND, nepoběží projekt zbytečně. Kromě zmíněných teorií má ambice jít mnohem dál, s potenciálem otestovat různé hypotézy v oblasti fyziky částic, obecné relativity, kosmologie a četných interdisciplinárních oborů. Veškeré jiné nezvyklé částice zachycené z vesmíru na fotoaparát mobilu totiž mohou pomoct s hledáním odpovědí na ostatní kosmologické otázky, takže výsledkem zkoumání bude vždy něco nového a cenného.