Artikulu hau jatorriz The Conversation atarian argitaratuta dago.

Begira dezagun zerura garai batekoek egiten zuten moduan. Eta, horren bidez, saia gaitezen ia ulertezinak diren gauzak ulertzen: materia iluna, adibidez. Baliteke horrek kosmologia politika baino errazagoa izateak eragiten duen nahigabea arintzea.

Utz dezagun aske gure jakin-mina partikula arin eta bitxietan pentsatzen ari den kometa bailitzan. Eta biribil dezagun gure haurtzaroko jolasa harrapatu nahi dituzten planeta erraldoiak irudikatuz. Izan ere, horri buruzkoa da astrofisikaren azken erronketako bat: materia ilunaren izaera sakon ezagutu nahi du, zientzialariek proposaturiko partikula hipotetikoz osaturiko zerbait bezala ulertuz. Eta, horretarako, Jupiterrera, gure bizilagun astun horietako batera, jo dugu. Eta astuna diodanean, ez diot hori aspertu egiten gaituelako; oso masiboa delako baizik. Ez diogu erraldoi gorria kasualitate hutsagatik deitzen.

WIMP harrapatzeko Jupiterren boterea

Batez ere gaseosoa den planeta horrek dentsitate baxua du eta gainazaleko grabitatea Lurrekoa baino bi aldiz handixeagoa baino ez da. Baina baliteke barrualdeko grabitate eremua oso handia izatea, Juno misioko neurketa konplexuek iradoki dutenez. Planetaren nukleoan oso presio altuetan harrapatuta dauden elementu metalikoen ondorioa izan daiteke hori.

Grabitate ahalmen horrek Jupiterri materia iluna, WIMP izenekoak, osa lezaketen partikula arinak harrapatzeko gaitasuna ematen dio. Noski; kasu honetan, “arina” diogunean, protoi edo neutroi batek duen energia bera duen partikulaz ari gara; hau da, gigaelektrovoltaren ingurukoa.

Elektroduendesek ondo zekiten moduan, horixe litzateke, hain zuzen ere, elektroi bat mila milioi volteko potentzial diferentziaz mugiarazteko behar den energia. Ez gintuzke harritu beharko energia eskalen antzekotasun horrek. Hain zuzen ere, hipotesi batzuen arabera, materia ilunaren partikulak ispilu neutroiak izan daitezke.

Baina ez dugu soilik materia iluna zer den ulertu behar. Hori detektatzea ulertzea bezain garrantzitsua edo are garrantzitsuagoa da.

Materia ilun alderraia

Baliteke materia iluneko partikulak unibertsoan zehar noraezean ibiltzea eta Jupiter abegikorrean barneratzea. Eta aterpe traidore horretan hainbat talka jasango lukete gainerako partikula guztiekin (partikula berdin-berdinekin edo planetakoekin). Materia ilunak billar txapelketa planetarioa jokatuko balu bezala litzateke. Talka horietako bakoitzean, materia iluneko partikulak energia galduz joango lirateke eta, azkenean, mekanika kuantikoaren arauei jarraituz, suntsituta geratuko lirateke. Bide batez, aipatu beharrekoa da mekanika kuantikoaren urteurreneko urtea dela hau.

WIMPak suntsitu izanaren emaitza litzateke Lurrean detekta daitezkeen neutrinoen igorpena.

Suntsiduraren eraginak

Gure planetara WIMPen suntsiduraren ondorioz neutrino horietako bat iritsi dela jakiteko moduetako bat Txerenkoven efektua da. Argi kono urdinaren (erradiazio elektromagnetiko hutsa) formako distira bereizgarri gisa agertzen da, eta zenbait partikula kargatu sortzen ditu.

Efektua sortzeko, kargek argia baino azkarrago bidaiatu behar dute ingurune bat (ura edo gasa, adibidez) zeharkatzean. Baina ez ditzagun eskuak burura eraman: haien izaera dela eta, partikula horiek ez lukete argiaren abiadura gaindituko hutsean. Fenomeno argitsu hori “boom sonikoaren” oso antzekoa da. Eta astrofisika esperimentalaren eremuan, sentsore espezializatuak eraikitzen dira partikula zorabiagarri horiek identifikatzeko eta haien abiadurak neurtzeko.

Sentsore horietako askok nahiago duten ingurunea ura da, neutrinoek H₂O-arekin duten elkarrekintza bereziagatik. Gainera, ez dugu gezurrik esango; ura ugaria eta merkea da (edo merkea zen).

Detektagailu erraldoiak

Baina tramankulu puska horrek duen tamaina ulertzen saiatzeko, detektagailuaren datu batzuk Super-Kamiokande (bistakoa denez, Txerenkoven motakoa) azalduko ditugu. Neutrinoen fisikaren alderdi batzuk ulertzeko funtsezkoa den aparatu horrek 50.000 tona ur puru ditu.

Komeni da azpimarratzea Jupiterretik ihes egingo luketen neutrinoek, beste edozein neutrinok bezala, ez dutela kargarik. Beraz, ez dira zehazki horiek Txerenkov detektagailuak hautemango lituzkeen partikulak. Hori beharrean, neutrinoek materiarekin duten elkarreraginetik sortutako bigarren mailako partikula kargatuak ehizatzera eta harrapatzera joango litzateke. Zehazki, neutrinoen eta ur molekulen arteko elkargune baimendu gabe horietan sortuko lirateke.

Baina Super-Kamiokande eguzki neutrinoak detektatzeko erabili dela jakinda, galdera hau sortzen da: Eguzkiak ez al luke balio izango materia ilun arinerako itu egoki gisa?

Garrantzitsua da tenperatura

Hasiera batean, eguzkiaren grabitate eremua ere oso bizia da, eta WIMPak barnera daitezke. Orduan, Jupiterren kasuan bezalaxe erabili beharko litzatekeela esan dezakegu.

Baina, hori beharrean, gure izarraren barrualdeak tenperatura oso altua du. Hori dela eta, talka handienen protagonista diren nukleo atomikoak oso azkar mugituko lirateke. Horrek materia ilunaren partikula arinari dagokionez, energia zinetikoaren irabazia eragingo luke. Abiadura handitze horrekin, materia iluneko partikulei errazagoa litzaieke izar presondegi horretatik ihes egitea suntsituak izan gabe. Eta suntsitzen ez badira, ezingo genituzke detektatu.

Jupiterren tenperatura, aldiz, altua izan arren, ez da horren handia eta errazagoa egiten zaio WIMPa harrapatzea. ‘Marikixkur eta hiru hartzak’ ipuineko zoparekin gertatzen den antzeko zerbait gertatzen da. Astro batek bere barruan materia iluna harrapa dezan, tenperatura egokia izan behar du.

Etorkizunerako asmakizuna

Fenomeno horiek eta beste batzuk ulertzeko grinak are detektagailu indartsuagoak eraikitzea bultzatu du, hala nola proiektatutako Hyper-Kamiokande, orain Espainiaren partaidetza ere baduena. Etorkizuneko detektagailu horrek bere aurrekoak baino bost aldiz ur gehiago izango du. Bere zehaztasun bikainei esker, etorkizuneko fisikaren protagonista izango da.

Baina beti etorkizun horretara iritsi nahi ote dugun zalantza sortzen zait. Materia ilun horren izaera ezagutzeak nolabaiteko melankolia ekarriko du berekin. Pixkanaka-pixkanaka, galderarik gabe geratuko gara eta fisika nostalgikoentzat bakarrik izango da. Hala ere, intuizioak edo itxaropenak esaten didate asko falta dela unibertsoak bere sekretu guztiak argi diezazkigun.