Američtí vědci možná poprvé zaznamenali podivnou temnou hmotu

Mezinárodní vědecký projekt možná našel první částice, které jsou původcem záhadné temné hmoty. Zachycený signál je ale natolik zvláštní, že možná fyzici zachytili něco ještě podivnějšího.

Po temné hmotě pátrají fyzici už desítky let – ale zatím marně. Hlavně proto, že (pokud vůbec existuje) je neviditelná a téměř nereaguje s jinými částicemi. Vědci předpokládají, že existuje, díky pohybu kosmických těles – některá se totiž pohybují tak, jako by na ně působila neviditelná síla.

  • Temná hmota či skrytá hmota nebo též skrytá látka je označení hypotetické formy hmoty, jejíž existence by vysvětlovala nesrovnalosti mezi některými skutečně pozorovanými a vypočítanými hodnotami z modelů.
  • O povaze chybějící hmoty existuje množství teorií, většina z nich se shoduje na faktu, že ji lze ve vesmíru pozorovat jen díky jejímu gravitačnímu vlivu na okolní objekty tvořené běžnou „svítící“ hmotou, ale sama elektromagnetické záření neemituje. Odtud její označení temná hmota.

Všechna dosavadní pátrání byla marná, ale teď možná vědci poprvé na náznak důkazu o existenci temné hmoty narazili. Hned na úvod je ale nutné přiznat, že tyto důkazy nejsou ani zdaleka jednoznačné, ani všeobecně přijímané. Podle profesora Michala Malinského z Ústavu částicové a jaderné fyziky Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy je samotná studie, ve které experti možný objev popsali, velmi detailní a zároveň ve vysvětlování opatrná.

Experiment v podzemí

Nová analýza experimentu LUX-ZEPLIN (LZ) teď zaznamenala interakci jedné částice, kterou vědci jen velmi obtížně dokážou vysvětlit známými signály, jež by odpovídaly interakcím běžné hmoty. „Tento výsledek sice zatím nesplňuje statistické kritérium potřebné k prohlášení o objevu, představuje ale zatím nejpřesvědčivější náznak existence temné hmoty, jaký tento experiment dosud zaznamenal,“ uvedli autoři pokusu. „Je to jen jedna jediná interakce, což je určitá slabina – v takovýchto případech je třeba hledat dál a shromáždit více podobných signálů,“ uvedl pro vědeckou redakci ČT24 profesor Malinský.

  • Lidé žijí v prostoru, který je tvořený hmotou – tedy atomy. Ty ale tvoří jen asi 4,6 procenta kosmu.
  • Dalších 23 procent kosmu je tvořeno takzvanou temnou hmotou.
  • A drtivá většina vesmíru je pro lidstvo zcela neviditelná, 72 procent z něj totiž tvoří takzvaná temná energie.

Fyzici po temné hmotě pátrají už celé roky, a to v několika experimentech. Ten zmíněný výše je ukrytý 1500 metrů pod zemí, konkrétně v nepoužívaném zlatém dole pod pohořím Black Hills v Jižní Dakotě. Skalní masa by měla místo ochránit před částicemi kosmického záření, které tam vědci nechtějí. Zařízení obsahuje masivní sedmitunovou nádrž naplněnou kapalným xenonem.

Tam experti očekávají, že by mohli zaznamenat srážku atomu xenonu s částicí temné hmoty. Předpokládají přitom, že se jedná o hypoteticky velmi hmotné částice, které ale skoro neinteragují s běžnou hmotou – přezdívá se jim WIMPs (těžké, slabě interagující částice). Název současně odkazuje na anglické slovo wimp, které v češtině znamená slaboch nebo padavka. WIMPs přitom nejsou jediným možným vysvětlením temné hmoty, doplňuje Malinský, pokládají se spíše za konzervativní možnost.

Výzkum, o němž teď vědci informovali, začal v březnu 2023 a skončil v dubnu následujícího roku. V datech za toto období fyzici hledali náznaky, že by s xenonem v nádrži reagovaly právě WIMPs. V předchozích experimentech, když pátrali po jejich teoreticky nejběžnějších projevech, nic nenašli. Proto nyní rozšířili rozsah možností, jak by WIMPs s hmotou mohly interagovat. A možná uspěli.

Záhada střídá záhadu

16. června 2023 zaznamenali výzkumníci interakci. Jenže byla podivně silná. Pokud by za ni měl být zodpovědný WIMP, pak by musel být mnohem silnější, než se předpokládá. To ale vůbec odhadovaným parametrům této částice neodpovídá, protože takto „energicky“ by se tato částice projevovat neměla. Ale přinejmenším v této (zatím jediné zaznamenané) události tomu tak bylo.

Experiment LZ
Zdroj: LZ

První, nejméně zajímavou a současně zatím nejpravděpodobnější možností je, že se jedná o detekci události (byť velmi vzácné), která má jiné, méně exotické vysvětlení. Podle Malinského takové vysvětlení není ani zdaleka vyloučené, protože i přes stínění se do nádrže nějaká částice může dostat. „Mohlo by jít například o interakci neutrina,“ konstatoval český fyzik.

Druhou možností je, že se opravdu podařilo zachytit WIMP, tedy částici temné hmoty. Ta se ale zjevně chová poněkud odlišně, než vědci předpokládali. Rozdíl v očekávané energii by se v takovém případě podle Malinského dal vysvětlit například tím, že se původní WIMP interakcí změnil v jinou částici. A ve hře stále zůstává i varianta, že senzory nezaznamenaly WIMP, ale nějakou jinou částici nebo fyzikální proces, který zatím věda nezná vůbec.

Otevřené dveře neznámé fyzice

Temná hmota je pro současnou vědu natolik důležitou otázkou, že výzkum bude samozřejmě pokračovat, a to nejen na detektoru LZ, ale také v několika dalších zařízeních, která k tomuto účelu fyzici vybudovali. Podle Malinského se budou znovu analyzovat dříve posbíraná data, která teď vědci mohou prozkoumat s ohledem na toto popsané pozorování. „Bude to běh na dlouhou trať, tyto výzkumy jsou velmi náročné,“ upozornil ale.

Fyzik zdůrazňuje, že tento možný objev – pokud se opravdu podaří existenci ‚WIMPs‘ prokázat – by znamenal obrovský posun v chápání temné hmoty. „Ta je pravděpodobně nejběžnější formou hmoty ve vesmíru, mnohem běžnější než ta, kterou známe. Poznání toho, co doopravdy tvoří náš svět, je zásadní,“ zdůraznil Malinský. A není to dle něj ani nutně jen věc, která by měla zajímat pouze částicové fyziky. „Vždy, když se otevřou nové dveře poznání, třeba tak zásadního, jako je temná hmota, mohou se současně otevřít možnosti, jaké si dnes ani nedokážeme představit,“ zakončil fyzik.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Parapsychologové v Československu proutky hledali uran a rukama rakovinu

V komunistickém Československu v 80. let minulého století fungovaly dvě laboratoře na výzkum parapsychologie, které byly placené z veřejného rozpočtu. Jednu z nich vedl Zdeněk Rejdák, druhou František Kahuda. Každý z nich měl k dispozici desítky externích spolupracovníků, léčitelů, lékařů nebo důlních expertů. Ti například pomocí proutků zkoumali, jaké typy rud se nachází v konkrétním dole, nebo se v nemocnicích snažili pomocí rukou diagnostikovat vážné nemoci, jako byla třeba rakovina, kterou pak léčili pomocí přírodních preparátů. Popsal to ve svém výzkumu Pavel Horák z Etnologického ústavu Akademie věd.
před 13 hhodinami

Lídři v oblasti AI čekají na „AIpokalypsu“. Obávají se hněvu veřejnosti

Ředitelé společností Anthropic, OpenAI a dalších firem zabývajících se umělou inteligencí (AI) v soukromí zvažují možné scénáře veřejné a politické vzpoury, k níž by mohlo dojít po katastrofické události spojené s AI – taková událost se někdy označuje jako AIpokalypsa. Očekávají rozsáhlou událost, pravděpodobně kybernetický útok znemožňující přístup k finančním službám, k připojení k internetu, nebo dokonce k dodávkám elektřiny a vody, napsal web Axios.
před 16 hhodinami

Bilance: Zemědělská půda kvůli degradaci nezachytává vodu, prohlubuje tak sucho

Česká zemědělská půda dokáže průměrně zadržet pouhých 60 procent vody, kterou by zachytávala, kdyby byla zcela zdravá. Potýká se s dopady dlouhodobého průmyslového hospodaření, úbytkem organické hmoty a narušením své přirozené struktury. Data vychází z údajů Výzkumného ústavu monitoringu a ochrany půdy a expertů, které oslovil reportážní pořad ČT Bilance. Zlepšit kvalitu půdy i retenční potenciál může takzvané regenerativní hospodaření, které ale zatím vláda nepodporuje.
před 17 hhodinami

Kulturou proti depresi. Ústav duševního zdraví plánuje Umění na předpis

Národní ústav duševního zdraví (NUDZ) zakládá platformu, která má prostřednictvím kultury pomáhat s prevencí deprese a úzkosti. Po počátečním mapování by měla vzniknout síť propojující už existující kulturní instituce jako galerie, muzea či knihovny, kde lidé mohou například společně tvořit, tančit, zpívat a podobně. Cílem je aktivní zapojení lidí, nikoliv pouze „expozice“ kultuře. V další fázi má nová Národní platforma prevence kulturou propojit kulturní sítě se zdravotními, sociálními a školskými službami.
před 19 hhodinami

Před sto lety vstoupili do československé vlády Němci. Historik: Pozitivní dopady cítíme dodnes

Doba první republiky se mnohdy považuje za čas soupeření mezi Čechy a Němci. Po většinu její existence se ale německá menšina aktivně podílela na vládnutí. Klíčovým dnem se stal 13. říjen 1926, kdy byla jmenována československá vláda, v níž byli i dva němečtí ministři. Jak se to stalo, vysvětluje historik Jaroslav Šebek.
před 20 hhodinami

Plodiny za půl století ztratily půlku nutriční hodnoty, varuje zpráva

Moderní zemědělství dokáže sice vyprodukovat obrovské množství potravin, ale jejich kvalita už není, co bývala. Potvrzují to tvrdá data, která shromáždili autoři zprávy, již vydal think tank Deep Science Ventures. Podle dokumentu mají základní plodiny jako pšenice, jablka a mrkve v současné době asi o polovinu nižší nutriční hodnotu než mívaly v 60. letech minulého století. Příčinou je hlavně dramatický pokles v kvalitě půdy – rostliny z ní už nejsou schopné získávat tolik zdrojů jako v minulosti.
před 21 hhodinami

Nobelovu cenu za ekonomii získali Robert E. Hall a Michael Woodford

Královská švédská akademie věd v pondělí oznámila nové nositele Nobelovy ceny za ekonomii. Stali se jimi Robert E. Hall a Michael Woodford. Ocenění získali za „mikroekonomické základy makroekonomické stabilizace“, oznámila akademie. Skončilo tak vyhlašování letošních laureátů tohoto prestižního ocenění po týdnu, kdy byli postupně zveřejňováni držitelé Nobelovy ceny za lékařství, fyziku, chemii, literaturu a mír.
12. 10. 2026Aktualizováno12. 10. 2026‌‌

Pokroky v AI přivádějí matematiky do „existenční krize“

V posledních měsících dosáhly nekomerční modely umělé inteligence (AI) významného pokroku v matematice a jejich tvůrci tvrdí, že vyřešily stovky dosud nevyřešených problémů. To vyvolalo řadu otázek v celosvětové vědecké komunitě.
12. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.