Ce loc mai bun pentru a căuta materie întunecată decât în josul unui puț de mină? O echipă de cercetare de la Universitatea din Florida a petrecut nouă ani de monitorizare a eventualelor semne ale materialelor evazive folosind detectoare de germaniu și siliciu răcite până la o fracțiune de un grad peste zero absolut. Și rezultatul? Un cuplu de maybes și o hotărâre grijulie de a continua să cauți.
Cazul pentru materia întunecată poate fi apreciată luând în considerare sistemul solar unde, pentru a rămâne pe orbită în jurul Soarelui, Mercur trebuie să se deplaseze la 48 de kilometri pe secundă, în timp ce îndepărtatul Neptun se poate deplasa la 5 km pe secundă. Surprinzător, acest principiu nu se aplică pe Calea Lactee sau în alte galaxii pe care le-am observat. În linii mari, puteți găsi lucruri în părțile exterioare ale unei galaxii în spirală care se mișcă la fel de repede ca lucrurile care se află aproape de centrul galactic. Acest lucru este nedumeritor, mai ales că nu pare să existe suficientă gravitație în sistem pentru a ține cont de chestii care orbitează rapid în părțile exterioare - ceea ce ar trebui să zboare în spațiu.
Deci, avem nevoie de mai multă gravitație pentru a explica modul în care galaxiile se rotesc și rămân împreună - ceea ce înseamnă că avem nevoie de mai multă masă decât putem observa - și de aceea invocăm materia întunecată. Invocarea materiei întunecate ajută, de asemenea, să explice de ce grupurile de galaxii rămân împreună și explică efectele de lentilare gravitațională la scară largă, cum pot fi observate în Bullet Cluster (ilustrat mai sus).
Modelarea computerului sugerează că galaxiile pot avea halos de materie întunecată, dar au și materie întunecată distribuită în întreaga structură - și luate împreună, toată această materie întunecată reprezintă până la 90% din masa totală a unei galaxii.
Gândirea actuală este că o componentă mică a materiei întunecate este baryonic, ceea ce înseamnă chestii care sunt compuse din protoni și neutroni - sub formă de gaz rece, precum și obiecte dense, non radiante, precum găuri negre, stele cu neutroni, pitici brune și planete orfane. (cunoscut în mod tradițional ca obiecte Halo Masive Astrofizice Compacte - sau MACHO).
Dar nu se pare că există aproape suficientă materie baryonă întunecată pentru a da seama de efectele circumstanțiale ale materiei întunecate. De aici concluzia că cea mai mare parte a materiei întunecate trebuie să fie non-baryonic, sub formă de particule masive (sau WIMP) care interacționează slab.
Prin referință, WIMPS sunt transparente și nu reflectă la toate lungimile de undă și, probabil, nu suportă nicio taxă. Neutrinii, care sunt produși din abundență din reacțiile de fuziune ale stelelor, s-ar potrivi bine facturii, cu excepția faptului că nu au suficientă masă. Candidatul WIMP cel mai favorizat în prezent este un neutralino, o particulă ipotetică prevăzută de teoria supersimetriei.
Cel de-al doilea experiment criogenic de căutare a materiei întunecate (sau CDMS II) se desfășoară în subteran în mina de fier Soudan din Minnesota, situată acolo, astfel încât ar trebui să intercepteze doar particule care pot pătrunde în subteran. Detectoarele de cristale solide CDMS II caută evenimente de ionizare și fonon care pot fi folosite pentru a face distincția între interacțiunile electronilor și cele nucleare. Se presupune că o particulă WIMP de materie întunecată va ignora electronii, dar poate interacționa cu (de exemplu, săriți) cu un nucleu.
Echipa Universității din Florida a raportat două posibile evenimente, care recunosc că rezultatele lor nu pot fi considerate semnificative din punct de vedere statistic, dar ar putea cel puțin să ofere un anumit domeniu de aplicare și direcție cercetărilor ulterioare.
Prin indicarea cât de dificil de detectat direct (adică cât de „întunecate”) sunt într-adevăr WIMP-urile - descoperirile CDMS II indică sensibilitatea detectoarelor care trebuie să crească.
