Evrendeki maddenin kabaca %85’ini oluşturan kara madde, uzay zamanın yapısındaki en büyük bilinmezliklerden bir tanesi olmayı sürdürüyor. Kara maddeyi gözlemlemek için yapılan pek çok çalışma var ve bunların en sonuncusu aşırı soğuk suların kullanıldığı bir deney.
Albany, ABD’deki New York Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacıların geliştirdiği dedektör, kara maddeyi en azından teorik olarak tespit edebiliyor.
Aldığımız okul eğitiminden suyun 0 derecede donduğunu biliyoruz. Bu eğitimde öğrenmediğimiz şey ise suyun donması için katı bir yüzeye ihtiyaç duyduğudur. Normalde su, havadaki tozlar gibi maddelerin katı yüzeylerinden başlayarak donma işlemini gerçekleştirir. Katı bir yüzeyle teması bulunmayan durumlarda ise saf su, ne kadar soğursa soğusun donma işlemine başlamaz. Buna süpersoğuk su denir. İlginç mi? Evet. Kara maddeyi gözlemlemeyi sağlar mı? Belki.
Saf ve süpersoğuk suyu dondurmak ise çok basittir. Suyun yapısını rahatsız edecek müdahalede bulunmak donma işleminin hemen başlamasına yol açar. Kaynatıp saflaştırdığınız suyu, donmadan sıfırın altında derecelere soğutabilirsiniz. Şişeyi sallamdan suyu çıkartıp, şişeye elinizle vurursanız su, şişenin içinde anında donar.
Peki bu durumun kara madde ile ilgisi ne? Süpersoğuk suyu eğer farklı bir malzemeyle etkileşime sokarsanız donma işlemi başlayabilir.
Araştırmacılar, yaptıkları deneyde suyu -20 santigrat dereceye kadar soğuttuktan sonra farklı parçacıklarla tepkimeye soktular. Amaçları ise olası bir kara madde reaksiyonunu gözlemlemek idi. Bazı parçacıklar, atomaltı seviyede donma işlemini tetiklemeyi başardı.
“Süpersoğuk suların yeni bir özelliğini keşfetmeyi başardık” diyen araştırmanın baş yazarı olan Matthew Szydagis, “Biz de büyük sürpriz olarak, bazı parçacıkların (nötronların) diğer şeylerin (gamma ışınları) aksine donmayı tetiklediğini bulduk. Nötron gibi parçacıklar suyun içinde birkaç defa dağılabiliyor.” dedi. Deneyde yaygın parçacıklar ve bazı nadir boyalar kullanıldı.
Bu araştırma, bilim insanlarının verdiği ismiyle kartopu çemberini kullanarak kara maddenin gözlemlenmesini sağlayabilir. Etrafımızı kuşatan bu maddeyi gözlemleyemiyoruz ve kara maddenin diğer maddelerle etkileşimi inanılmaz nadir oluyor. Şu anda kullanılan sıvı xenon veya süperakışkan helyum dedektörleri de benzer bir yapı kullanıyor. Ancak su tabanlı sistem hem daha ucuz hem de daha kolay gözlemlenebilen bir madde.
Araştırmacılar, bu sistemin yalnızca kara madde tespiti için değil nükleer kargoların tespiti, bulut formasyonlarını anlamak ve bazı kış uykusuna yatan canlıların biyolojisini çözmek için kullanılabileceğini söylüyorlar.
Araştırmanın sonuçları Denver’daki Amerikan Fizik Derneği toplantısında açıklandı.
