Uusi alkeishiukkanen on saattanut löytyä – suomalaistutkija: “Kiistatta Nobelin arvoinen saavutus”, jos pitää paikkansa

Löytö olisi vallankumouksellinen, mutta havainto kaipaa yhä vahvistusta. Syynä voi olla myös esimerkiksi koelaitteiston epäpuhtaus.

hiukkasfysiikka
Tutkijat tarkastelevat jalokaasutankkia laboratoriossa.
Tutkimuksessa havaintoja tehdään ison jalokaasua täynnä olevan tankin avulla.XENON1T

Maailman johtava pimeää ainetta etsivä tutkimusryhmä XENON Collaboration kertoo tehneensä havainnon, joka sopisi aksioni-nimiseen alkeishiukkaseen. Tämä olisi merkittävä löydös, sillä aksionia ei ole koskaan havaittu eikä sen olemassaoloa ole siksi voitu varmistaa.

Aksioni on hypoteettinen alkeishiukkanen, ja fysiikan teorioissa siitä on puhuttu jo 1970-luvulla. Aksionia on pidetty yhtenä vaihtoehtona pimeäksi aineeksi. Pimeää ainetta on lähes kaikki se aine, jota emme vielä tunne. Havaintojen mukaan sitä on viisi kertaa enemmän kuin tunnettua ainetta, 85 prosenttia kaikesta materiasta.

Tutkimusryhmän havainto voi johtua myös esimerkiksi koelaitteiston epäpuhtauksista tai jostain muusta ilmiöstä, jota ei vielä ole osattu ottaa huomioon. Siksi havainnosta ei kannata liikaa innostua ennen kuin sille on saatu vahvistus.

Johns Hopkinsin yliopiston tutkijan Tommi Tenkasen mukaan havainto on ollut pääuutinen teoreettisten fyysikoiden keskuudessa viimeisen vuorokauden aikana.

– Tähän on suhtauduttu innolla mutta myös terveellä skeptisyydellä.

Selvää on, että jos havainto todella on aksioni, löytö on vallankumouksellinen.

– Mikäli kyseessä on aksioni, se on kiistatta Nobelin palkinnon arvoinen saavutus.

Johns Hopkins Universityn Physiikan ja astronomian laitoksen tutkijaprofessori Tommi Tenkanen esittelee kehittämäänsä kaavaa Helsingin Yliopiston Physicumissa 2019 elokuussa
Tutkija Tommi Tenkanen on tutkinut paljon pimeää ainetta.Laura Hyyti / Yle

Ryhmä tarkkailee jalokaasutankkia

Kansainvälinen tutkimusryhmä tekee kokeitaan maanalaisessa laboratoriossa Italian Gran Sassossa. He tarkkailevat isoa tankkia, joka on täytetty jalokaasuihin kuuluvalla ksenonilla. Jalokaasu sopii alkeishiukkasten havainnointiin, koska se ei sisällä muita alkuaineita eikä reagoi oman alkuaineensa muiden atomien kanssa.

Ryhmä kerää dataa tankin reunoille asetetuilla valoilmaisimilla, jotka havaitsevat tankin sisältä lähteviä valonpurkauksia. Normaalitilanteessa niitä ei pitäisi tulla ollenkaan. Joskus niitä kuitenkin tulee ja silloin purkauksia analysoidaan.

Nyt analysoiduista purkauksista tutkimusryhmä päätteli, että kyse voi olla uudesta hiukkasesta, aksionista, joka olisi läpäissyt tankin seinämän ja törmännyt jalokaasuatomiin.

Aksionin löytyminen avaisi uusia näkökulmia tutkimukseen

Tenkasen mukaan kaikki havainnot, jotka ovat peräisin aiemmin tuntemattomista alkeishiukkasista, ovat merkittäviä. Ne kertoisivat, mihin suuntaan tutkimusta kannattaa kohdentaa.

Tenkasen mukaan aksionin havaitseminen avaisi uusia näkökulmia maailmaan.

– Se olisi ikkuna siihen, mitä kaikkea on olemassa tuntemamme fysiikan toisella puolella. Ja kenties antaisi viitteitä siitä, mitä pimeä aine on.

Tenkanen odottaa, että lisätietoa havainnosta saadaan lähikuukausina.