Gli scienziati hanno iniziato a guardare i cristalli brillare negli anni '90. Quei cristalli hanno brillato di più in estate, che i ricercatori hanno preso come prova della materia oscura. Ma quegli scienziati avevano probabilmente torto, suggeriscono nuove ricerche.
Gli scienziati hanno ottime ragioni per credere che esista la materia oscura - che ci siano cose invisibili che tirano su tutto con la sua gravità ma che è invisibile ai nostri telescopi. Ma non sanno di cosa sia fatta davvero quella materia oscura. I fisici hanno alcune ipotesi. Ma i ricercatori non hanno mai individuato alcuna prova diretta che suggerisca che una determinata ipotesi sia corretta, con una possibile eccezione: un singolo rivelatore in Italia scintillava più in inverno che in estate, suggerendo che un particolare modello di materia oscura era corretto. Ma ora, un nuovo esperimento che cerca di replicare quel ciclo annuale di scintillio non è riuscito a ottenere risultati significativi, indicando che l'evidenza della materia oscura del rivelatore italiano è probabilmente sbagliata.
Ecco il problema: una teoria popolare sulla materia oscura afferma che la materia è costituita da particelle chiamate "particelle voluminose che interagiscono debolmente" o "WIMPS". Questi WIMP sarebbero particelle pesanti non descritte nel Modello standard della fisica, anche se probabilmente sarebbero partner supersimmetrici delle particelle del Modello Standard. I WIMP userebbero la loro gravità per tirare su altre particelle, interagendo raramente con esse altrimenti.
Basandosi su come la materia oscura sembra agire sulla materia che emette luce nell'universo, i ricercatori pensano che la sostanza tende a raggrupparsi in galassie, tenendole insieme. Ciò significa che se la materia oscura è composta da WIMP, molti di loro dovrebbero colpire la Terra a giugno, quando il nostro pianeta si precipita verso l'alone della materia oscura della Via Lattea, rispetto a dicembre, quando il nostro pianeta si precipita lontano da quella regione. , un singolo esperimento sembrava supportare questa ipotesi.
In un luogo sotterraneo in Italia, i rivelatori di fotoni fissano i cristalli di ioduro di sodio tutto il giorno e la notte nell'oscurità, alla ricerca di tracce di luce. Quei cristalli brillano quando interagiscono con altre particelle e in quel luogo sepolto - chiamato esperimento DAMA / NaI - i WIMP sarebbero tra le uniche altre particelle in circolazione. Già nell'aprile 1998, appena tre anni dopo l'inizio dell'esperimento DAMA / NaI, i ricercatori hanno riferito sulla rivista Physics Letters B che i cristalli sembravano illuminarsi più in estate che in inverno. Questo era esattamente ciò che i ricercatori si aspettavano di vedere se la materia oscura fosse davvero composta da WIMP. Recentemente, nel 2017, i ricercatori hanno esaminato i dati dell'esperimento DAMA / NaI 1995-2002 e l'esperimento DAMA / LIBRA aggiornato, iniziato nel 2003, hanno riportato prove di un cambiamento annuale nel comportamento dei cristalli.
Ma quei risultati non hanno resistito molto bene nei tentativi di replica.
Il rivelatore Xenon100, anch'esso in Italia, cercò allo stesso modo i WIMP, anche se lo fece fissando lo xeno, non lo ioduro di sodio, in una camera buia. Entro il 2010, era chiaro che XENON100 non avrebbe individuato il segnale annuale di DAMA. Un'altra ricerca di xeno più grande, questa in Cina, non ha riportato risultati all'inizio di quest'anno. Tuttavia, ancora un altro esperimento - chiamato CoGeNT, basato nel Minnesota e basato su un singolo pezzo di germanio - sembrava replicare il segnale annuale di DAMA.
Le ultime notizie, tuttavia, non vanno bene per DAMA. Mercoledì (5 dicembre), i ricercatori del rivelatore Cosine-100 in Corea del Sud hanno pubblicato un articolo sulla rivista Nature riferendo di non aver visto alcun cambiamento annuale nel loro nuovo rivelatore più elaborato. Questo è un grosso problema, perché i sensori di luce di Cosine-100 stanno guardando pezzi sotterranei di ioduro di sodio, proprio come DAMA. Quindi, se DAMA avesse trovato un risultato reale, dovrebbe apparire anche in Cosine-100.
"Il risultato di questa ricerca è significativo perché, per la prima volta, abbiamo rilevatori di cristalli di sodio-ioduro considerevoli con sufficiente sensibilità. È da 20 anni che l'affermazione potenzialmente significativa non è stata riprodotta usando gli stessi cristalli in modo indipendente", Hyun Su Lee, portavoce di Cosine-100, ha dichiarato in una nota.
I ricercatori non sanno ancora cosa abbia causato il segnale annuale o perché sia apparso in DAMA ma non in Cosine-100. Ma il team coreano ha detto che spera che un prossimo aggiornamento del suo rivelatore possa rivelare dati migliori per aiutare a risolvere il mistero della materia oscura e il segnale DAMA.
