Pátrání po temné hmotě

Schéma budoucí Deep Underground Science and Engineering LabFoto: Zina Deretsky / National Science Foundation

Téměř dva a půl kilometru pod zemí se skrývá další klíč k poznání toho, co tvoří velkou část našeho vesmíru, k poznání temné hmoty.

Příspěvek jste mohli slyšet v magazínu Nula-jednička. Další témata: Cvičení Zóna 2008 (repr.), Nečekané krásy průmyslového Horního Slezska a klášter Trapistů v Novém Dvoře, Futurologické okénko: internetovým pirátem snadno, Četba: Scarlett "Darth Zira" Rauschgoldová: Dětské varhánky (repr.).  

Hvězdy, galaxie, oblaka plynu a prachu, tedy viditelná svítící hmota ve formě atomů či iontů, kterou pozorují astronomové, tvoří pravděpodobně jen 4 až 5 procent hmotnosti vesmíru. 22 procent jeho hmotnosti představuje tzv. temná hmota, o které zatím víme jen velmi málo. Plných 73 až 74 procent tvoří tzv. temná energie, o které nevíme téměř vůbec nic. 

Přesto se snažíme naše poznatky o této "temné říši" rozhojnit. Jedním z příslibů v tomto směru bude nejhlubší podzemní laboratoř na světě, která se nyní buduje v bývalém zlatém dole Homestake v Jižní Dakotě - jmenuje se DUSEL, Deep Underground Science and Engineering Lab. Její nejnižší bod se po dobudování má nacházet v hloubce asi 2440 metrů. Proč tak hluboko? V této hloubce lze totiž instalovat neobyčejně citlivé speciální detektory vzácně či slabě reagujících částic a vzácných reakcí. Ty zde nebudou rušeny různými vlivy či šumy z povrchu a dále častými matoucími reakcemi velké řady jiných částic, např. částic kosmického záření přilétávajících z kosmu. To vše zde bude odstíněno silnou vrstvou hornin. Velké zkušenosti v tomto směru vědci v Homestake sbírali již od r. 1965, kdy zde byl v poněkud menší hloubce instalován první detektor "plachých" slunečních neutrin. Málo reagující a lehká neutrina jsou stále jedním z kandidátů na jednu ze složek temné hmoty. 

Budování laboratoře bylo slavnostně zahájeno 22. června tohoto roku. Dokončení laboratoře závisí mj. na tempu odčerpávání důlních vod, které nyní sahají k úrovni asi 1520 metrů pod zemí. Zahájení experimentů se očekává v r. 2016 a prvním detektorem bude nádrž obsahující 300 kg kapalného Xenonu (LUX, Large Underground Xenon detector experiment). Poznání vlastností temné hmoty nám umožní lépe pochopit minulost i budoucí vývoj vesmíru. 

Nutno ještě dodat, že ne všechny experimenty v tomto dole budou zaměřeny na fyziku nebo astrofyziku. Řada z nich poslouží potřebám biologie, hydrologie či důlního inženýrství.