Ezin da hauteman behaketa astronomikorako gailuen bidez, baina inguruko objektuetan nola eragiten duen ikertzen dute zientzialariek. Unibertsoko materia ikusgarria kalkulatzen eta ikertzen dutenean, zenbakiek ez dute bat egiten; izan ere, unibertsoan ikusten dena baino materia gehiago dago: materia iluna. Materia iluna ez da zeruko gorputzik gabeko materia multzo bat, ez zulo beltz multzo bat ere. Raul Angulo DIPCko ikerlariak eta Euclideko kideak azaldu duenez, materia ilunak ez du interakziorik materia arruntarekin, eta ez du ezer igortzen edo xurgatzen; ez du grabitaterik, alegia. «Gaur egun ez dakigu zer den materia iluna; teoria eta hipotesi asko daude, baina ez dakigu ziur». Uste dute materia ilunak oso ugaria izan beharko lukeela unibertsoan, ez duelako eraginik galaxia gunean biltzen den argian.
Galdera ugari eta erantzun gutxi. Zientzialariek materia ilunaren misterioa argitu nahi izan dute dozenaka urtean, eta hainbat metodo erabili dituzte hori egiteko. Unibertsoaren grabitazio ardatza zehatzago neurtzea da metodoetako bat, galaxiak nola mugitzen diren ikusteko; era berean, aukera oso txikia dago materia ilunak atomo arrunt batzuekin elkarreragina izateko, eta horregatik diseinatu dira materia ilunaren detektagailuak, interakzio hori gertatzen denean ikusi ahal izateko.
Metodo erabilienetako bat partikula azeleragailuarena da; gailu horrek eremu elektromagnetikoak erabiltzen ditu partikulak azeleratzeko, beste partikula batzuekin talka egin dezaten. Talka horien ondorioz, partikula berri ugari sortzen dira, oro har oso ezegonkorrak direnak. Metodo horrek materia ilunera hurbiltzeko aukera ematen die zientzialariei. Hala ere, zaila da materia iluna neurtzea. Haren partikulak ez dira gai argia sortzeko, islatzeko edo xurgatzeko, eta, beraz, ezin da zuzenean ikusi. Konposizioari dagokionez, oraindik ez dakite zer elementuk osatzen duten materia iluna.
Ezezagunaren osagarriak
Ez dakite zehatz-mehatz materia iluna zer den, baina hainbat teoria daude. Teoria horietako bat da materia iluna axioi deritzen partikula batzuez egina dagoela. Partikula arin horiek oso gutxitan egiten dute talka materia arruntarekin, eta, ondorioz, oso zaila da horiek hautematea. Hala ere, haien masa txikia ikusita, baliteke axioiak unibertso goiztiarrean eratu izana eta materia ilunaren osagai garrantzitsua izatea.
Teoria horretan oinarritu dira DIPCko eta Singapurko Nanyang Unibertsitate Teknologikoko ikerlari taldeak. Partikula horiek 1970eko hamarkadan teorizatu edo aipatu zituzten; teoria horren arabera, unibertsoa eratu zenean sortu ziren axioiak, baina zaila da axioiak detektatzea, ez baitute ingurunearekin talka egiten. Hala ere, badirudi axioiak fotoi (argi partikula) bihurtu daitezkeela. Ikerketaren ondorioak biltzen dituen Photonic axion insulator lana argitaratu dute Science aldizkarian.
Nazioarteko taldeak frogatu du fotoiek axioien portaera imitatu dezaketela hiru dimentsioko kristal egitura bereziki diseinatuak zeharkatzean. Aitzol Garcia-Etxarrik, Ikerbasque fundazioko ikertzaile eta material fotonikoetan adituak, proiektuan parte hartu du. Haren arabera, sortutako tresna berria «oso berezia» da: «Material horrek unibertsoan ezagutzen ez dugun materia iluna detektatzeko balio dezake etorkizunean». Axioi partikula berezi horiek detektatzea ez da batere erraza, eta, sortutako gailuari esker, axioien portaera imitatzea lortu dute, unibertsoko partikula horiek detektatzeko modu berri bat, alegia.
Gailua sortzeko, material fotonikoak eta topologikoak nahasi dituzte. Maia Garcia-Vergniory DIPCko ikertzaile, Kanadako Sherbrooke Unibertsitateko irakasle eta materia topologikoetan adituak argitu duenez, material topologiko esaten zaie elektroien uhin funtzioak propietate bereziak ematen dizkiolako korronte elektrikoari. «Material topologikoen propietate horiek oso bereziak dira, oso korronte indartsuak direlako. Horregatik, elektroiek ez dute atzera egiten; aurrera egiten dute beti», azaldu du irakasleak.
Beraz, material topologikoak erabiliz, argitara salto egin zuten, material fotonikora. Biak uztartu dituzte proiektuan, Garcia-Vergnioryk esan duen bezala: «Materialen simetria oso modu zehatzean aztertu dugu, kontu handiz, material berria sortzeko».
Simetria horren emaitza da ikerlariek eta beren lankideek sortu duten hiru dimentsioko kristal egitura. Kristal horren eraginez, uhin luzera jakin batzuetako argia kristalaren ertzetan soilik mugitzen da, norabide bakarrean; hau da, oztopo guztiak saihestuz eta norabidea aldatu gabe. Mugimendu horrek axioien portaera teorikoa erreproduzitzen du. Orain dela bi urte hasi zen prozesua, Garcia-Vergnioryk eta Garcia-Etxarrik konferentzia batean Baile Zhang, Singapurreko ikerlaria, ezagutu zutenean: «Bere taldeko ikerlariek bazuten sistema bat martxan, baina ez zekiten zer neurtzen zuten; guk esan genien axioi bat neurtzen ari zirela».
Espazioan dauden axioiak lurrera ekarri nahi dituzte, edo gizakiek ikertzeko moduko maila batera behintzat. «Duela urte batzuk hipotesi bat planteatu zuten, eta, horren arabera, material topologikoak kontrolatuz material bat sor genezake, ustez materia ilunaren osagarriak diren axioien ezaugarriak imitatzen zituena», azaldu du Garcia-Etxarrik. Hau da, materialen ezaugarri topologikoak kontrolatuz, espazioan dauden axioien imitazio bat sortu daiteke. Eta hori ziurtatzeko lehendabiziko pausoa eman dute, irakaslearen esanetan: «Zera egin dugu: hori benetan egiaztatu. Argiak axioi baten moduan jokatzen duen material bat sortu dugu».
Sortutako materialaren bi ezaugarri azpimarratu nahi izan ditu Garcia-Etxarrik: «Alde batetik, materia ilun mota oso zehatz bat detektatzeko balio dezake, eta, bestetik, gure materialean argia oso modu berezian zabaltzen da».
Argiaren norabidea
Bi puntu: bata bestearekin lotu behar dira argiaren bitartez. Laser baten bidez egin daiteke, baina ikerlariek garatutako materialak argia erabiltzen du, eta bidea zein den zehazten dio argiari. Komunikatzeko bitartekorik azkarrena argia da; beraz, ikerlariek argi kanal bat sortu dute, gelditu ezin den eta lokalizatuta dagoen kanala.
Material topologikoek bezala, materialaren argiak ezin du atzerako bidea egin, aurrera jarraituko du beti. «Modu askoz ere sendoagoan konekta ditzakegu bi puntu argiaren bitartez informazioa transmitituz. Hori oso garrantzitsua da komunikatzeko, modu berezi bat aurkitu baitugu bi puntu konektatzeko», aipatu du Garcia-Etxarrik.
Ikerketari esker, ate bat ireki dute materia ilunaren mundu misteriotsuan. Anguloren arabera, artikuluan aurkeztutako ideiak aurrerapauso bat dira: «Aukera ematen dute propietate hobeak dituzten materia iluneko detektagailuak sortzeko». Materia ilunaren partikularik detektatuko balitz, zientzialariek espazioan ikusten dituzten efektuak materia ilunaren ondorio direla ondoriozta liteke. Gainera, Anguloren ustez, horrek esan nahi du badagoela zerbait unibertsoa ulertzeko funtsezkoa, baina fisikak berak aurreikusten ez duena. Ezezaguna den eremuan murgiltzeko «gogoz» jarraituko du Garcia-Etxarrik: «Oraingoz lortu duguna garrantzitsua da oinarrizko zientzian; aurrera jarraituko dugu, finantzaketa lortzen badugu».
