Quale posto migliore dove cercare la materia oscura se non in una miniera? Un team di ricerca dell'Università della Florida ha trascorso nove anni a monitorare eventuali segni di cose sfuggenti utilizzando rivelatori di germanio e silicio raffreddati a una frazione di grado sopra lo zero assoluto. E il risultato? Un paio di maybes e una grinta determinazione a continuare a cercare.
Il caso della materia oscura può essere apprezzato considerando il sistema solare in cui, per rimanere in orbita attorno al Sole, Mercurio deve spostarsi a 48 chilometri al secondo, mentre Nettuno distante può muoversi a 5 chilometri al secondo. Sorprendentemente, questo principio non si applica nella Via Lattea o in altre galassie che abbiamo osservato. A grandi linee, puoi trovare cose nelle parti esterne di una galassia a spirale che si sta muovendo altrettanto velocemente delle cose che sono vicine al centro galattico. Questo è sconcertante, soprattutto perché non sembra esserci abbastanza gravità nel sistema da trattenere le cose in orbita rapida nelle parti esterne - che dovrebbero semplicemente volare nello spazio.
Quindi, abbiamo bisogno di più gravità per spiegare come le galassie ruotano e stanno insieme - il che significa che abbiamo bisogno di più massa di quella che possiamo osservare - ed è per questo che invochiamo la materia oscura. Invocare la materia oscura aiuta anche a spiegare perché gli ammassi di galassie stanno insieme e spiega gli effetti della lente gravitazionale su larga scala, come si può vedere nel Bullet Cluster (nella foto sopra).
La modellizzazione computerizzata suggerisce che le galassie possono avere aloni di materia oscura, ma hanno anche materia oscura distribuita in tutta la loro struttura - e nel loro insieme, tutta questa materia oscura rappresenta fino al 90% della massa totale di una galassia.
Il pensiero attuale è che una piccola componente della materia oscura è barionica, ovvero roba composta da protoni e neutroni - sotto forma di gas freddo e oggetti densi e non radianti come buchi neri, stelle di neutroni, nane brune e pianeti orfani (tradizionalmente noto come Massive Astrophysical Compact Halo Objects - o MACHOs).
Ma non sembra che la materia barionica oscura sia quasi sufficiente per giustificare gli effetti circostanziali della materia oscura. Da qui la conclusione che la maggior parte della materia oscura deve essere non barionica, sotto forma di particelle voluminose (o WIMP) che interagiscono debolmente.
In conclusione, i WIMPS sono trasparenti e non riflettenti a tutte le lunghezze d'onda e probabilmente non comportano alcun addebito. I neutrini, che sono prodotti in abbondanza dalle reazioni di fusione delle stelle, si adatterebbero bene al conto, tranne che non hanno abbastanza massa. Il candidato WIMP attualmente più favorito è un neutralino, una particella ipotetica prevista dalla teoria della supersimmetria.
Il secondo Cryogenic Dark Matter Search Experiment (o CDMS II) corre nel sottosuolo della miniera di ferro di Soudan nel Minnesota, situata lì, quindi dovrebbe intercettare solo particelle che possono penetrare in profondità nel sottosuolo. I rilevatori di cristalli solidi CDMS II cercano eventi di ionizzazione e fononi che possono essere utilizzati per distinguere tra interazioni di elettroni - e interazioni nucleari. Si presume che una particella WIMP della materia oscura ignori gli elettroni, ma potenzialmente interagisca con (cioè rimbalzi) di un nucleo.
Il team dell'Università della Florida ha segnalato due possibili eventi, i quali riconoscono che i loro risultati non possono essere considerati statisticamente significativi, ma possono almeno fornire una certa portata e direzione a ulteriori ricerche.
Indicando quanto siano difficili da rilevare direttamente (ovvero quanto siano scuri i WIMP), i risultati del CDMS II indicano che la sensibilità dei rivelatori deve aumentare di un livello.
