Balon ATIC 40 kilometrů nad Antarktidou i družice PAMELA na oběžné dráze kolem Země měly zaměřeno na stejný cíl: spršku záření, která naši planetu bez přestání bombarduje z vesmíru. Výsledky obou projektů, jež tento týden zveřejnil vědecký časopis Nature, přináší o záření velmi podrobné a přesné údaje.
Každý z měřicích přístrojů je přitom specialistou: balon ATIC při svém letu v roce 2008 měřil množství a energii přilétajících elektronů. Družice PAMELA vynesená v roce 2006 sledovala jejich opak antielektrony, tedy pozitrony, částice samozřejmě mnohem vzácnější.
I přes tato zdánlivě zcela rozdílná východiska se vlastně výsledky obou družic nápadně podobají. Jejich detektory zaznamenaly nevysvětlitelné množství elektronů či pozitronů s vysokými energiemi a neznámým původem. „Rozdíl mezi naměřenými a předpokládanými hodnotami je velmi dobře patrný,“ říká profesor Jiří Chýla z Fyzikálního ústavu AV ČR. „A přitom jsou měření, především ta z družice PAMELA, neobyčejně přesná.“
Částice „navíc“ se objevily především v pásu velmi vysokých energií, které překračují ve valné míře možnosti současných urychlovačů. Z jakého zdroje pocházejí? Možností se nabízí více, ale při jejich zvažování už opouštějí i fyzici půdu faktů a vydávají se do spleti hypotéz. „Jde o všem o standardní postup,“ říká Jiří Chýla. „K vysvětlení dat musíte mít hypotézu“.
Zdrojem částic by mohl být například blízký kvasar nebo neznámé jevy v jádru galaxie. Ale nejpravděpodobnější (a také „nejvíce sexy“, řečeno slovy jednoho z fyziků, komentujících výsledky pro Nature) je, že přilétající částice vznikají díky temné hmotě, tedy hmotě, která nezáří, je elektricky neutrální, a je proto přímo nepozorovatelná. Mlčící většina Existence temné hmoty je přitom podle fyziků nepochybná. „Termín vznikl už ve 30. letech, kdy fyzici zjistili nesrovnalosti mezi pozorovanou hmotou v galaxiích a jejich rychlostmi,“ uvádí Jiří Chýla .
Kdyby galaxie měly takovou hmotnost, jakou prozrazuje jejich vzhled, dávno by se při současných rychlostech rotace rozlétly jejich hvězdy do všech stran. Galaxie musí udržovat gravitační síla větší než jen z pozorované hmoty. Gravitační vliv temné hmoty prozrazují i další jevy.
Přesvědčivé důkazy o existenci tajemných částic pochází ze zkoumání tzv. reliktního záření, které ve vesmíru zbylo z doby těsně po velkém třesku.
Propočty založené na pozorováních naznačují, že temná hmota tvoří větší část vesmíru než hmota viditelná: její celková hmotnost je snad pětkrát větší než barya nové hmoty, tj. viditelné hmoty složené predevším z protonů a neutronů.
„Mohou ji tvořit tzv. supersymetrické částice. Jsou podobné standardním částicím, které tvoří běžnou hmotu, ale jsou nejméně 50krát hmotnější než proton,“ objasňuje Jiří Chýla.
Při srážce takových gigantů mikrosvěta se uvolňují menší částice (například pozitrony či elektrony) s velkými energiemi: právě takové, které přebývají v inventuře provedené sondou PAMELA a detektorem na balonu ATIC.
