Temná hmota tvoří podle odhadů více než 80 % hmoty ve vesmíru, badatelům však stále úspěšně uniká. Vědci z izraelského Weizmannova institutu věd nyní představili nový způsob, jak by se dala polapit, přičemž hodlají využít jaderné hodiny založené na izotopu thoria-229. Tento prvek má totiž jedinečnou vlastnost:

jeho jádro lze takříkajíc rozkývat laserem, což umožňuje extrémně přesné měření..

Hlavním autorem nové studie je profesor Gilad Perez z oddělení částicové fyziky a astrofyziky na Weizmannově institutu věd v Izraeli, který je známý svým výzkumem fundamentálních interakcí a metod nepřímé detekce temné hmoty.

„Pokud jde o temnou hmotu, jaderné hodiny založené na thoriu-229 by byly dokonalým detektorem,“ popisuje. „V současnosti nám elektrické rušení omezuje možnosti využití atomových hodin při jejím hledání.

Jaderné hodiny by ale dokázaly zachytit i nepatrné odchylky, tedy drobné posuny rezonanční frekvence, které by mohly odhalit vliv temné hmoty.“.

Nedávné experimenty v Německu a v USA významně zpřesnily měření rezonanční frekvence thoria-229, a tým z Weizmannova institutu navrhl, že není nutné čekat na plně funkční hodiny. „V univerzu tvořeném pouze viditelnou hmotou by fyzikální podmínky a absorpční spektrum zůstávaly neměnné.

Protože nás ale obklopuje temná hmota, její vlnová povaha může jemně měnit hmotnost atomových jader a způsobovat dočasné posuny v jejich absorpčním spektru,“ vysvětluje Perezův tým.

Teoretické výpočty ukazují, že by takto bylo možné zachytit účinek temné hmoty i tehdy, pokud by její působení bylo stokrát milionkrát slabší než gravitace. Podle vědců je přitom zásadní nesoustředit se jen na rezonanční frekvenci, ale sledovat celé spektrum.

„Naše výpočty ukazují, že samotné posuny rezonanční frekvence nestačí. Musíme identifikovat změny v celém absorpčním spektru, pokud chceme odhalit účinek temné hmoty,“ dodávají badatelé.

Jakmile se odchylky podaří detekovat, mohou vědci z jejich velikosti a frekvence určit i hmotnost částic temné hmoty, které jsou za ně zodpovědné. Zatímco laboratoře po celém světě dále zpřesňují měření pomocí thoria-229, perspektiva využití jaderných hodin založených právě na něm otevírá cestu nejen k jednomu z největších objevů moderní fyziky, ale i k revoluci v navigaci, komunikaci a řízení energetických sítí, protože jádra tohoto prvku jsou mnohem méně citlivá na vnější rušení než atomy v dnešních hodinách.