Είναι η Αναζήτηση για τη σκοτεινή ύλη πράξη πίστης;

Ο νεαρός φυσικός κάθεται στον υπολογιστή του, παρακολουθώντας για σήματα από τον Κύκνο. Το όνομά του είναι Κρίστοφερ Τοθ και το άσπρο παλτό του εργαστηρίου είναι πολύ μεγάλο για αυτόν. Ο Κρίστοφερ μιλάει με ήρεμη διαύγεια. Ο τρόπος του είναι σεμνός, χαριτωμένα ήπιος και αναρωτιέμαι αν αυτό οφείλεται κατά κάποιο τρόπο στο να περνάτε τις μέρες σας σκεπτόμενοι τον χρόνο τόσο βαθιά που εκτείνεται μέχρι τη γέννηση του σύμπαντος.

Κατά μήκος των τοίχων του εργαστηρίου, σε διαστήματα κάθε 15 πόδια περίπου, ασπρόμαυρη προειδοποιητική ταινία σηματοδοτεί τα περιγράμματα αυτού που μοιάζουν με πιθανές πόρτες, που ανεβαίνει μόνο στο επίπεδο των μηρών. Πάνω από κάθε περίγραμμα με ταινία, ένα τσεκούρι με μακριά λαβή με λεπίδα διαχωρισμού συγκρατείται σε δύο γάντζους.

Το αλάτι έχει πολύ χαμηλή ακτινοβολία γάμμα. Το αλάτι είναι καλό μονωτικό. Το αλάτι είναι ραδιοκαθαρό. Το αλάτι είναι μια εξαιρετική ουσία στην οποία μπορείτε να εγκλωβιστείτε εάν θέλετε να μελετήσετε ασθενώς αλληλεπιδρώντα τεράστια σωματίδια. Αλλά το αλάτι είναι επίσης εξαιρετικά πλαστικό. Το αλάτι ρέει με την πάροδο του χρόνου. Σέρνεται τριγύρω. Κρεμάει. Εάν κόψετε έναν θάλαμο από μια ραφή αλίτη με 3.000 πόδια βράχου από πάνω του, αυτός ο θάλαμος θα παραμορφωθεί αργά. Το ταβάνι θα βυθιστεί, τα πλαϊνά θα διογκωθούν. Η βαρύτητα θέλει πίσω αυτόν τον χώρο. Έτσι, οι επιστήμονες που εργάζονται στο εργαστήριο Boulby γνωρίζουν ότι λειτουργούν σε μια προσωρινή ζώνη, με περιορισμένα χρόνια ασφαλούς ζωής. Ο βαθύς χρόνος πρέπει να μελετηθεί γρήγορα.

«Αυτές είναι οι έξοδοι κινδύνου σας σε περίπτωση ξαφνικής πτώσης του αλίτη», λέει ο Κρίστοφερ, μιμούμενος τις χειρονομίες μιας αεροσυνοδού που εξηγεί τα πρωτόκολλα ασφαλείας και δείχνει τις πόρτες που σημειώνονται με προειδοποιητική ταινία, «εδώ, εδώ… και εδώ . Εάν το εργαστήριο αρχίσει να καταρρέει, αρπάζετε ένα τσεκούρι, χάνετε τον τοίχο του εργαστηρίου και μετά χάνετε το δρόμο σας μέσα από το αλάτι προς την ασφάλεια."

Κάνει μια παύση, χαμογελάει. "Λοιπόν, αυτή είναι η θεωρία, τουλάχιστον."

Αρκετά διαφορετικά είδη υπόγειων πειραμάτων πραγματοποιούνται επί του παρόντος στο εργαστήριο. Κάποιος αναλύει δείγματα πετρωμάτων προκειμένου να ερευνήσει τεχνικές για τη μακροπρόθεσμη ταφή ραδιενεργών αποβλήτων. Ένας άλλος ερευνά μια τεχνολογία γνωστή ως «τομογραφία μιονίων», η οποία χρησιμοποιεί φορτισμένα σωματίδια υψηλής διείσδυσης (μιόνια) που παράγονται από τις κοσμικές ακτίνες από το διάστημα. Λόγω της ικανότητάς τους να περνούν βαθιά μέσα στο βράχο, τα μιόνια επιτρέπουν να γίνουν αντιληπτές βυθισμένες δομές όπως το εσωτερικό των ηφαιστείων και οι κούφιες καρδιές των πυραμίδων. Τα μιόνια προσφέρουν έναν τρόπο όρασης μέσα από την πέτρα. Όλα αυτά είναι αξιόλογα πειράματα. Αλλά το στολίδι στο  πειραματικό στέμμα του εργαστηρίου Boulby είναι το DRIFT.

Ο Κρίστοφερ με οδηγεί προς ένα μεγάλο αντικείμενο στη μία πλευρά του εργαστηρίου. "Αυτή είναι η υπόγεια κρυστάλλινη σφαίρα μου", λέει - ανθίζοντας τα χέρια του σαν μάγος που αποκαλύπτει ένα κόλπο - "γνωστό και ως Time Projection Chamber."

Από έξω, το θαυμάσιο όνομα Time Projection Chamber είναι απογοητευτικό. Οι μαύρες επενδύσεις για κάδους είναι κολλημένες με στιβαρή ταινία γύρω από ένα μεγάλο κουτί με μεταλλική επένδυση.

"Βλέπω ότι οι σακούλες κάδου αποτελούν το ζωτικό εξωτερικό στρώμα της κρυστάλλινης σφαίρας σας", λέω.

"Εσείς κοροϊδεύετε", απαντά ο Κρίστοφερ, "αλλά η κολλητική ταινία και οι σακούλες απορριμμάτων αποδείχθηκαν καθοριστικές για περισσότερες επιστημονικές ανακαλύψεις από ό,τι φανταζόσασταν."

Μου εξηγεί το πείραμα. «Γνωρίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη είναι μαζική. Μαζικά μαζικά. Έτσι, τα σωματίδια του, παρόλο που είναι αόρατα σε εμάς, έχουν μάζα, και αν έχουν μάζα, πρέπει τουλάχιστον περιστασιακά να συγκρούονται με σωματίδια που μπορούμε να δούμε. Αυτές οι συγκρούσεις στέλνουν τους πυρήνες να διασκορπίζονται. Ο πρώτος μας στόχος με το DRIFT είναι να ανιχνεύσουμε αυτές τις συγκρούσεις και να ακολουθήσουμε τους πυρήνες καθώς διασκορπίζονται."

Κάνει παύση. Περιμένω. Τρισεκατομμύρια νετρίνα περνούν μέσα από το σώμα μας και συνεχίζουν μέσα από το υπόβαθρο της Γης, τον μανδύα της, τα υγρά σπλάχνα της, τον στερεό πυρήνα της.

«Φανταστείτε να παρακολουθείτε ένα παιχνίδι μπιλιάρδου στο οποίο οι κόκκινες μπάλες είναι ορατές αλλά οι λευκές όχι. Ξαφνικά βλέπετε την κόκκινη σφαίρα - ένα ηλεκτρόνιο - να κινείται κατά μήκος του μπέιζ. Σχεδιάζοντας το μονοπάτι της κόκκινης μπάλας, ίσως μπορέσετε να κάνετε πίσω, σαν να λέγαμε, το μονοπάτι της αόρατης λευκής μπάλας —του WIMP— που τη χτύπησε. Και από αυτό, ίσως μπορέσετε να μάθετε περισσότερα για την κατεύθυνση, τη μάζα και τις ιδιότητες αυτής της λευκής μπάλας. Προσπαθούμε να το κάνουμε αυτό αρκετές φορές και με αρκετή ακρίβεια, για να δώσουμε την υπογραφή ενός φωτοστέφανου της σκοτεινής ύλης."

Στον πυρήνα της συσκευής DRIFT βρίσκεται ένα χαλύβδινο δοχείο κενού ενός κυβικού μέτρου, το οποίο διασχίζεται από ένα πλέγμα εξαιρετικά λεπτών, πολύ φορτισμένων συρμάτων σε απόσταση ενός χιλιοστού μεταξύ τους. Εάν ένα WIMP συγκρούεται με τον πυρήνα ενός ατόμου συνηθισμένης ύλης μέσα στον θάλαμο, προκαλείται μια τροχιά ιονισμού, την οποία το πλέγμα των συρμάτων εντείνεται και καταγράφει. Η τροχιά μπορεί επομένως να ανακατασκευαστεί σε τρεις διαστάσεις, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με τον τύπο και την προέλευση του συγκρουόμενου σωματιδίου. Τα καλώδια συγκρατούνται μέσα σε ένα αέριο χαμηλής πίεσης, το αέριο χαμηλής πίεσης σε έναν αγώγιμο θάλαμο, ο αγώγιμος θάλαμος μέσα σε μια ασπίδα νετρονίων από χάλυβα - και ολόκληρη η μονάδα συγκρατείται σε μια ζώνη αλίτη που έμεινε από την εξάτμιση μιας αρχαίας θάλασσας.

Θα μάθω με τα επόμενα χρόνια ότι πολλές τέτοιες κατασκευές κινέζικων κιβωτίων, με τα πολλαπλά πρωτόκολλα περιορισμού τους, χαρακτηρίζουν τις διαδικασίες αποθήκευσης στην κάτω γη, από τα πέτρινα κανωπικά δοχεία με κεφάλι γερακιού της αρχαίας αιγυπτιακής ταφικής πρακτικής - στα οποία τοποθετούνταν τα ζωτικά όργανα του οι νεκροί, και οι ίδιοι ήταν εγκλωβισμένοι σε ένα ζωγραφισμένο ξύλινο μπαούλο, το ίδιο μέσα σε έναν τάφο, το ίδιο μέσα σε μια πυραμίδα - μέχρι το ομόκεντρο περίβλημα των χρησιμοποιημένων σφαιριδίων ουρανίου από πυρηνικούς αντιδραστήρες. τα σφαιρίδια τοποθετημένα μέσα σε ράβδους ζιρκονίου, οι ράβδοι εγκλωβισμένες σε έναν χάλκινο κύλινδρο, ο χάλκινος κύλινδρος σε έναν κύλινδρο σιδήρου, ο κύλινδρος σιδήρου μέσα σε δακτυλίους από πηλό μπεντονίτη και οι δακτύλιοι εγκλωβισμένοι στο υπόβαθρο μιας βαθιάς γεωλογικής εγκατάστασης αποθήκευσης, βυθισμένες χιλιάδες από πόδια σε γνεύσι, ή γρανίτη, ή αλάτι.

Ο Κρίστοφερ με οδηγεί στο γραφείο του. Η εικόνα της προφύλαξης οθόνης στον υπολογιστή του είναι από τα τιρκουάζ νερά της λίμνης Λουίζ στα Καναδικά Βραχώδη Όρη. Μου δείχνει ένα διάγραμμα που αντιπροσωπεύει τις επιστροφές δεδομένων από το Θάλαμο Προβολής Χρόνου. Έχει γραμμές διαφορετικών φωτεινών χρωμάτων, κατά μήκος των οποίων διατρέχει μια λεπτή μαύρη λωρίδα υπό γωνία.

«Αυτή η διαγώνια γραμμή είναι η διαδρομή ενός σωματιδίου άλφα», λέει ο Κρίστοφερ, ακολουθώντας την με το μικρό του δάχτυλο. «Είναι ένας χαριτωμένος, ευγενικός κύριος που περνάει μέσα από το πείραμά μας, κάνοντας πολύ θόρυβο καθώς πηγαίνει. Δεν μας ενδιαφέρει, εκτός από το ότι η αναγνώριση του σήματος του μας βοηθά να ξέρουμε τι δεν ψάχνουμε."

«Αυτό που προσπαθούμε να ακούσουμε, αντίθετα, είναι οι ήσυχοι ψίθυροι πίσω από τη φασαρία του. Ούτε καν ψίθυροι, στην πραγματικότητα. περισσότερο σαν την πιο αμυδρή ανάσα—αναπνοής. Εδώ κάτω στο αλάτι είναι το μόνο μέρος που μπορούσες να ακούσεις τέτοια ανάσα. Αυτή η αναπνοή είναι ο ήχος ενός ασθενώς αλληλεπιδρώντος μαζικού σωματιδίου που περνά μέσα από αυτό - και αφήνει ένα λεπτό ίχνος. Αυτό που πιστεύουμε ότι είναι μια σύγκρουση WIMP μοιάζει περισσότερο με δύο μικρά blips, ένα σε κάθε ένα από τα δύο κανάλια."

Με το νύχι του διακρίνει δύο κουκκίδες:μία σε κίτρινη γραμμή, μία σε ροζ. Κάνει παύση. Η προφύλαξη οθόνης του αλλάζει σε μια υπερβολικά κορεσμένη εικόνα μιας παραλίας με λευκή άμμο με φοίνικες, περιτριγυρισμένη από μια θάλασσα λάπις-λάζουλι. Ο άνεμος WIMP από τον Κύκνο φυσά μέσα από το σώμα μας.

«Αυτά τα δεδομένα είναι πολύ όμορφα όταν τα συνηθίσεις», λέει. Γνέφω καταφατικά.

«Αυτή τη στιγμή», λέει ο Κρίστοφερ, «εξετάζετε την απόλυτη μικρότητα του σύμπαντος με ακριβή ακρίβεια, κοιτάζοντας προς τα κάτω στο πιο λεπτό της ζυγαριάς. Αυτές οι χρωματιστές γραμμές είναι ο μεγεθυντικός μας φακός."

Έπειτα λέει —σαν να έχει μόλις μπει η φράση στο κεφάλι του χωρίς προειδοποίηση, σημειώνοντας ένα ίχνος καθώς περνάει—«Όλα προκαλούν σπινθηρισμό». Κάνει παύση.

«Γιατί ψάχνεις για σκοτεινή ύλη;» ρωτάω.

«Για να προωθήσουμε τη γνώση μας», απαντά ο Κρίστοφερ χωρίς δισταγμό, «και να δώσουμε νόημα στη ζωή. Αν δεν εξερευνούμε, δεν κάνουμε τίποτα. Απλώς περιμένουμε."

Κάνει πάλι μια παύση. Περιμένω. Η προφύλαξη οθόνης στον υπολογιστή του αλλάζει σε Yosemite το φθινόπωρο, με πρόωρο χιόνι στην κορυφή του El Cap. Ο Κρίστοφερ δεν μιλάει.

«Είναι η αναζήτηση της σκοτεινής ύλης μια πράξη πίστης;» Τον ρωτάω.

Περιμένει να πω περισσότερες λεπτομέρειες — έχει ακούσει την ερώτηση πριν, θέλει περισσότερα πριν απαντήσει. Η προφύλαξη οθόνης του αλλάζει στους αμμόλοφους της ερήμου στο Sossusvlei στη Ναμίμπια.

Σκέφτομαι το αβαείο Rievaulx δυτικά του Boulby, όπου σε μια εύφορη κοιλάδα του ποταμού Κιστερκιανοί μοναχοί ίδρυσαν και έχτισαν έναν χώρο για να τελούν τη Λειτουργία. Από σιδερένιο λίθο έφτιαξαν μια ευάερη κατασκευή από ψηλά στηρίγματα και θολωτές οροφές. Το αβαείο τους ήταν ένα από ένα δίκτυο τέτοιων τοποθεσιών που εξαπλώθηκαν σε όλο τον κόσμο, όπου προσευχόταν μια παρουσία που δεν ήταν πρόθυμη να αποκαλυφθεί στις συνήθεις εκκλήσεις.

Στις πλαγιές των λόφων πάνω από το αβαείο, οι γεωλογικές μορφές που είναι γνωστές ως «slip-rifts» ανοίγουν και κλείνουν αργά στο βράχο, εκπέμποντας ζεστό αέρα από βαθιά μέσα στη γη, έτσι ώστε τις κρύες μέρες η πλαγιά του λόφου φαίνεται να αναπνέει - σαν να ήταν η ίδια η γη ζωντανός. Χιλιάδες χρόνια πριν φτάσουν οι Κιστερκιανοί σε αυτές τις κοιλάδες, οι λαοί της Νεολιθικής και της Εποχής του Χαλκού μπήκαν στο σκοτάδι των ρήξεων για να πραγματοποιήσουν τελετουργίες που μπορεί να ήταν θυσιαστικές και σίγουρα ήταν λατρευτικές, ανακατεύοντας μέρη του σώματος ανάμεσα στις πέτρες των ρήξεων. άλλο είδος προϊόντος αφανισμού.

Θυμάμαι το σύστημα Wind Cave στους Black Hills της Νότιας Ντακότα, ιερό για τους ανθρώπους Lakota Sioux και κοντά στο αμερικανικό εργαστήριο ανίχνευσης σκοτεινής ύλης που βρίσκεται βαθιά στο επεξεργασμένο χρυσωρυχείο. Από το άνοιγμα μέχρι το Wind Cave, το οποίο εκτείνεται για περισσότερα από 130 μίλια κάτω από το έδαφος, ο αέρας ορμάει ή τραβιέται με τέτοια δύναμη που μπορεί να αφαιρέσει τα καπέλα από τα κεφάλια. Στις ιστορίες δημιουργίας Lakota, από το Wind Cave οι άνθρωποι αναδύονται για πρώτη φορά στον επάνω κόσμο, όπου εκπλήσσονται από το χρώμα και το διάστημα.

«Η αίσθηση μου», λέω στον Κρίστοφερ, «είναι ότι η αναζήτηση για τη σκοτεινή ύλη έχει δημιουργήσει ένα περίτεχνο, λεπτό οικοδόμημα προϋποθέσεων και ένα δίκτυο χώρων λατρείας, γνωστά και ως εργαστήρια, όλα αφιερωμένα στην αναζήτηση μιας αόρατης παγκόσμιας οντότητας. που αρνείται να αποκαλυφθεί. Φαίνεται να μοιάζει περισσότερο με αυτό που ονομάζουμε θρησκεία παρά με αυτό που ονομάζουμε επιστήμη.»

«Μεγάλωσα ως πολύ σοβαρός χριστιανός», λέει ο Κρίστοφερ. «Τότε έχασα την πίστη μου σχεδόν εντελώς όταν βρήκα τη φυσική. Τώρα αυτή η πίστη έχει επιστρέψει, αλλά σε μια πολύ αλλαγμένη μορφή. Είναι αλήθεια ότι εμείς οι ερευνητές της σκοτεινής ύλης έχουμε λιγότερες αποδείξεις από άλλους επιστήμονες όσον αφορά το τι επιδιώκουμε να ανακαλύψουμε και τι πιστεύουμε ότι γνωρίζουμε. Όσο για τον Θεό; Λοιπόν, αν υπήρχε μια θεότητα, τότε θα ήταν εντελώς ξεχωριστή τόσο από την επιστημονική έρευνα όσο και από την ανθρώπινη λαχτάρα.»

Κάνει πάλι μια παύση. Δεν είναι ότι αυτός ο τρόπος σκέψης είναι δύσκολος γι 'αυτόν—έχει προχωρήσει σε αυτά τα μονοπάτια στο παρελθόν—αλλά ότι διαλέγει κάθε λέξη με προσοχή.

«Καμία θεότητα στην οποία θα ήθελα να πιστέψω δεν θα δήλωνε τον εαυτό της μέσω αυτού που θα αναγνωρίζαμε ως αποδεικτικό στοιχείο». Κάνει χειρονομίες στην ανάγνωση δεδομένων. «Αν υπάρχει θεός, δεν πρέπει να μπορούμε να τον βρούμε. Αν εντόπιζα αποδείξεις για μια θεότητα, θα είχα δυσπιστία σε αυτήν τη θεότητα με το σκεπτικό ότι ένας θεός θα έπρεπε να είναι πιο έξυπνος από αυτό."

«Αλλάζει τον τρόπο που νιώθει ο κόσμος;» Τον ρωτάω. «Γνωρίζοντας ότι 100 τρισεκατομμύρια νετρίνα περνούν από το σώμα σας κάθε δευτερόλεπτο, ότι αμέτρητα τέτοια σωματίδια τρυπούν τον εγκέφαλο και την καρδιά μας; Αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο αισθάνεστε για την ύλη — για το τι έχει σημασία; Είστε έκπληκτοι που δεν πέφτουμε σε κάθε επιφάνεια του κόσμου μας σε κάθε βήμα, σπρώξτε την με κάθε άγγιγμα;»

Ο Κρίστοφερ γνέφει καταφατικά. Νομίζει. Η προφύλαξη οθόνης του αλλάζει στους ασβεστολιθικούς πύργους στο Guilin, που φαίνονται κοντά στο σούρουπο, έτσι ώστε να φωτίζονται με τρόπο που θεωρούνται ευρέως ελκυστικοί στο Instagram και σε άλλες πλατφόρμες κοινής χρήσης εικόνων μεγάλης κλίμακας.

«Τα Σαββατοκύριακα», λέει ο Κρίστοφερ, «όταν βγαίνω για μια βόλτα με τη γυναίκα μου, στις κορυφές των βράχων εδώ κοντά, μια ηλιόλουστη μέρα, ξέρω ότι τα σώματά μας είναι δίχτυα με φαρδύ πλέγμα και ότι οι βράχοι Το να περπατάς επάνω είναι επίσης δίχτυα, και μερικές φορές φαίνεται, ναι, τόσο θαυματουργό σαν στον καθημερινό μας κόσμο να βρεθήκαμε ξαφνικά να περπατάμε στο νερό ή στον αέρα. Και αναρωτιέμαι πώς πρέπει να είναι, μερικές φορές, για να μην το ξέρεις αυτό.”

Κάνει μια παύση και είναι ξεκάθαρο ότι σκέφτεται τώρα πέρα ​​από τα όρια του σπηλαίου αλατιού, ακόμα και πέρα ​​από τα γνωστά όρια του σύμπαντος.

"Αλλά κυρίως, και με πολλούς τρόπους, είμαι έκπληκτος που μπορώ να κρατήσω το χέρι του ατόμου που αγαπώ."

Ο Robert Macfarlane είναι ο συγγραφέας βιβλίων που βραβεύτηκαν και μπεστ σέλερ για το τοπίο, τη φύση, τους ανθρώπους και τον τόπο, συμπεριλαμβανομένων των Mountains of the Mind:A History of a Fascination (2003), The Wild Places (2007), The Old Ways (2012), Holloway (2013, με τους Stanley Donwood και Dan Richards), Ορόσημα (2015), The Lost Words:A Spell Book (με τον καλλιτέχνη Jackie Morris, 2017) και Underland:A Deep Time Journey (2019).

Ανατύπωση από Underland του Robert MacFarlane. Πνευματικά δικαιώματα © 2019 από τον Robert MacFarlane. Με την άδεια του εκδότη, W.W. Norton &Company, Inc. Με την επιφύλαξη παντός δικαιώματος.

Κύρια φωτογραφία: Ο Κρίστοφερ Τοθ σε μια τοποθεσία ανασκαφών στο υπόγειο εργαστήριο Boulby. Ο ιστότοπος φιλοξενεί τώρα μεγάλης κλίμακας ανιχνευτές σκοτεινής ύλης, το άπιαστο υλικό που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος.