Foto: www.universetoday.com – Imaginea lui Jupiter realizată de NIRCam (Camera în infraroșu apropiat) a telescopului spațial James Webb de la NASA în iulie 2022)

Natura materiei întunecate a fost un subiect aprins dezbătut de zeci de ani. Dacă este o particulă grea, care se mișcă lent, atunci este doar posibil ca neutrini să fie emiși în timpul interacțiunilor cu materia normală. O nouă lucrare de știință vine cu propunerea că Jupiter ar putea fi locul unde să urmărească acest lucru, pentru că are suficientă gravitație pentru a capta particulele de materie întunecată care pot fi detectabile cu ajutorul unui detector de apă Cherenkov. Cercetătorii sugerează utilizarea unui detector de apă Cherenkov pentru a urmări excesul de neutrini care vin din direcția lui Jupiter cu energii cuprinse între 100 MeV și 5 GeV.

Jupiter este cea mai mare planetă din sistemul solar, suficient de mare pentru a înghiți toate planetele și pentru a avea puțin spațiu liber. Este compus în principal din hidrogen și heliu și este lipsit de o suprafață solidă. Dintre toate planetele, Jupiter are un câmp magnetic puternic și un câmp gravitațional puternic. Câmpul său gravitațional este atât de puternic încât, de-a lungul anilor, a atras și chiar a distrus comete precum Shoemaker-Levy 9 în 1994. Dintre toate caracteristicile vizibile în atmosfera planetei, furtuna gigantică cunoscută sub numele de Marea Pată Roșie este de departe cel mai proeminent.

Planetele din sistemul solar ar fi, până acum, ultimul loc pentru a merge la vânătoare de materie întunecată. Aceste lucruri misterioase sunt invizibile pentru toate metodele obișnuite de detectare, dar se crede că reprezintă 27% din univers, depășind materia vizibilă cu 5% (majoritatea restului este alcătuită din energie întunecată.) După cum sugerează și numele, materia întunecată nu emite, absorbe sau reflectă lumină, ceea ce face să fie dificil de observat. Existența sa a fost dedusă din efectele gravitaționale asupra galaxiilor, a clusterelor de galaxii și a celor mai mari structuri la scară din univers. În ciuda importanței sale în univers, natura ei rămâne în mare parte necunoscută.

Materia întunecată este măsurată în GeV deoarece aceasta este o metodă standard în fizica energiei înalte pentru a exprima masa particulelor. Până de curând, încercările de a detecta materia întunecată s-au bazat pe experimente în care materia întunecată este împrăștiată cu electroni, protoni sau neutroni într-un detector. Interacțiunile provoacă transferuri de energie care dezvăluie apoi prezența materiei întunecate.

Într-o lucrare scrisă de cercetători de la Universitatea din Melbourne, ei propun și calculează nivelul de anihilare a neutrinilor materiei întunecate din Jupiter și dacă aceștia ar putea fi detectați folosind observatoarele de neutrini existente. Echipa cercetătorilor propune, de asemenea, o modalitate de utilizare a detectorilor de apă Cherenkov, care sunt proiectați pentru a detecta particulele de înaltă energie, cum ar fi neutrinii sau razele cosmice. Acest lucru se realizează prin captarea radiațiilor Cherenkov emise în timp ce călătoresc prin apă. Pentru a da context procesului, radiația este optică și apare atunci când o particulă încărcată se mișcă printr-un mediu precum apa producând un fulger slab de lumină albastră.

Echipa sugerează că Jupiter este o locație ideală pentru a căuta materia întunecată folosind detectoare de radiații Cherenkov. Temperatura centrală scăzută și atracția gravitațională semnificativă vor însemna că ar putea capta materia întunecată și o poate reține. Prezența neutrinilor în direcția lui Jupiter dezvăluie capturarea și anihilarea materiei întunecate. O tehnică similară este folosită prin observarea Soarelui.