26.08.2019
PL EN
07.07.2012 aktualizacja 07.07.2012

DNA może pomóc w zidentyfikowaniu ciemnej materii

Fot. Fotolia Fot. Fotolia

Tajemnicza ciemna materia, której jest we Wszechświecie kilka razy więcej niż znanej nam materii, być może da się wykryć dzięki wykorzystaniu właściwości nici DNA - nośnika naszych cech genetycznych - informuje "New Scientist".

Fizycy uważają, że ciemna materia stanowi ok. 22 proc. całej materii tworzącej Wszechświat, ale dobrze się ukrywa. Jednym z kandydatów są słabo oddziałujące masywne cząstki (WIMP), które nie reagują ani na pole elektromagnetyczne, ani na silne oddziaływania jądrowe. Z teorii wynikałoby, że ze zwykła materią oddziałują one wyłącznie za pośrednictwem grawitacji oraz słabych sił jądrowych.

Przeprowadzane dotychczas próby wykrycia WIMP-ów dały sprzeczne rezultaty. Dwa eksperymenty - CoGeNT w Soudan (Minnesota, USA) i DAMA /LIBRA w Gran Sasso (Włochy) wykryły domniemane cząstki ciemnej materii. Przy czym było ich więcej w czerwcu niż w grudniu. Może to wynikać z ruchu Ziemi w przestrzeni - ponieważ cały Układ Słoneczny się przemieszcza, Ziemia "wpada " na więcej cząstek ciemnej materii w czerwcu, gdy porusza się po orbicie w tym samym kierunku, co cały układ.

W grudniu natomiast Ziemia podąża w przeciwna stronę, więc prędkość jej ruchu po orbicie odejmuje się od prędkości Układu Słonecznego. Problem w tym, że większe i przeprowadzone bardziej czułymi metodami eksperymenty CDMS-II i XENON100 nie wykazały obecności tego rodzaju cząstek. Rozstrzygnięcie mogłoby przynieś wykrycie kierunkowości ruchu ciemnej materii i wykazanie, czy rzeczywiście ma związek z ruchem Słońca i planet przez naszą galaktykę.

Zaskakujące rozwiązanie proponują Andrzej Drukier - fizyk, który stał się biologiem - z firmy biotechnologicznej Biotraces (Herndon, Virginia) - oraz związana z nim grupa kosmologów i biochemików. Impas miałoby przezwyciężyć wykorzystanie DNA.

Proponowany detektor składa się z metra kwadratowego złotej folii oraz "lasu" pojedynczych nici DNA zawieszonych pod folią w uporządkowany sposób - jak włosie szczotki. Uderzająca w złotą folię cząstka ciemnej materii mogłaby z niej wybić jądro atomu złota, które ścinałoby na swej drodze łańcuchy DNA. Odcięte fragmenty DNA opadałyby niżej, pozostawiając ukośne ślady, podobnie jak niefachowo użyta kosa zostawia na swoje drodze nierówno ścięte łodygi.

Z analizy charakterystycznych dla lokalizacji detektora sekwencji odciętego DNA można by odczytać kąty padania cząstek WIMP. Jeśli zmieniałyby się one w rytmie dziennym (obrót Ziemi wokół osi) oraz rocznym (ruch wokół Słońca), byłby to mocny dowód na istnienie ciemnej materii.

O ile WIMP może nadać jądru złota tylko taką energię, która pozwala na przejście jednej warstwy detektora, to promieniowanie kosmiczne może rozpędzić złoto do prędkości, przy której przebija się przez setki warstw. Pozwala to odróżnić efekt działania WIMP od promieniowania kosmicznego, a co za tym idzie - pozbyć się zakłóceń.

Koszt detektora - około 100 tys. dolarów - byłby wielokrotnie mniejszy od kosztu obecnie stosowanych, liczonego w milionach. Może on też działać w temperaturze pokojowej, podczas gdy dotychczasowe detektory wymagają chłodzenia niemal do zera absolutnego. Prototyp ma być gotowy jesienią. (PAP)

pmw/ ula/

Copyright © Fundacja PAP 2019