Wissenschaftler begannen in den 1990er Jahren zu beobachten, wie Kristalle funkelten. Diese Kristalle funkelten im Sommer mehr, was die Forscher als Beweis für dunkle Materie betrachteten. Aber diese Wissenschaftler haben sich wahrscheinlich geirrt, wie neue Forschungsergebnisse vermuten lassen.
Wissenschaftler haben sehr gute Gründe zu der Annahme, dass dunkle Materie existiert - dass es einige unsichtbare Dinge gibt, die mit ihrer Schwerkraft an allem ziehen, aber das ist für unsere Teleskope unsichtbar. Aber sie wissen nicht, woraus diese dunkle Materie eigentlich besteht. Physiker haben einige Vermutungen. Forscher haben jedoch nie direkte Beweise dafür gefunden, dass eine bestimmte Vermutung richtig ist, mit einer möglichen Ausnahme: Ein einzelner Detektor in Italien funkelte mehr im Winter als im Sommer, was darauf hindeutet, dass ein bestimmtes Modell der Dunklen Materie korrekt war. Aber jetzt hat ein neues Experiment, das versucht, diesen jährlichen Funkelzyklus zu wiederholen, keine signifikanten Ergebnisse erbracht, was darauf hinweist, dass die Beweise für die Dunkle Materie des italienischen Detektors wahrscheinlich falsch sind.
Hier ist der Deal: Eine populäre Theorie der Dunklen Materie besagt, dass das Zeug aus Partikeln besteht, die als "schwach wechselwirkende massive Partikel" oder "WIMPS" bezeichnet werden. Diese WIMPs wären schwere Teilchen, die im Standardmodell der Physik nicht beschrieben sind, obwohl sie wahrscheinlich supersymmetrische Partner von Teilchen des Standardmodells wären. WIMPs würden ihre Schwerkraft nutzen, um an anderen Partikeln zu ziehen und sonst selten mit ihnen zu interagieren.
Basierend darauf, wie dunkle Materie auf die lichtemittierende Materie im Universum zu wirken scheint, glauben Forscher, dass die Substanz dazu neigt, sich in Galaxien zu sammeln und sie zusammenzuhalten. Das heißt, wenn dunkle Materie aus WIMPs besteht, sollten im Juni mehr von ihnen auf die Erde treffen, wenn unser Planet in Richtung des Halos der dunklen Materie der Milchstraße stürzt, als im Dezember, wenn unser Planet aus dieser Region herausstürzt. Zum Glück für das Team WIMP Ein einziges Experiment schien diese Hypothese zu stützen.
An einem unterirdischen Ort in Italien starren Photonendetektoren Tag und Nacht in der Dunkelheit auf Natriumiodidkristalle und suchen nach Lichtspuren. Diese Kristalle funkeln, wenn sie mit anderen Partikeln interagieren, und an diesem vergrabenen Ort - dem DAMA / NaI-Experiment genannt - gehören WIMPs zu den einzigen anderen Partikeln. Bereits im April 1998, nur drei Jahre nach Beginn des DAMA / NaI-Experiments, Forscher berichteten in der Zeitschrift Physics Letters B, dass die Kristalle im Sommer mehr zu leuchten schienen als im Winter. Genau das erwarteten die Forscher, um zu sehen, ob dunkle Materie wirklich aus WIMPs besteht. Noch 2017 berichteten Forscher, die Daten aus dem DAMA / NaI-Experiment 1995-2002 und dem 2003 begonnenen verbesserten DAMA / LIBRA-Experiment untersuchten, über Hinweise auf eine jährliche Verschiebung des Verhaltens der Kristalle.
Diese Ergebnisse haben sich jedoch bei Replikationsversuchen nicht sehr gut bewährt.
Der Xenon100-Detektor, ebenfalls in Italien, suchte ebenfalls nach WIMPs - obwohl er Xenon und nicht Natriumiodid in einer dunklen Kammer anstarrte. Bis 2010 war klar, dass XENON100 das jährliche Signal von DAMA nicht erkennen würde. Eine andere, größere Xenon-Suche, diese in China, ergab Anfang dieses Jahres keine Ergebnisse. Ein weiteres Experiment - CoGeNT mit Sitz in Minnesota, das auf einem einzigen Stück Germanium basiert - schien jedoch das jährliche Signal von DAMA zu replizieren.
Die neuesten Nachrichten sind jedoch nicht gut für DAMA. Am Mittwoch (5. Dezember) veröffentlichten Forscher des Cosine-100-Detektors in Südkorea in der Zeitschrift Nature einen Artikel, in dem sie berichteten, dass sie bei ihrem neueren, schickeren Detektor keine jährliche Verschiebung festgestellt hatten. Das ist eine große Sache, denn die Lichtsensoren von Cosine-100 beobachten unterirdische Natriumjodidbrocken, genau wie die von DAMA. Wenn DAMA also ein echtes Ergebnis gefunden hat, sollte es auch in Cosine-100 angezeigt werden.
"Das Ergebnis dieser Suche ist signifikant, da wir zum ersten Mal große Natriumiodid-Kristalldetektoren mit ausreichender Empfindlichkeit haben. Seit 20 Jahren wurde die potenziell signifikante Behauptung nicht unabhängig voneinander mit denselben Kristallen reproduziert", so Hyun Su Lee, Co-Sprecherin von Cosine-100, sagte in einer Erklärung.
Die Forscher wissen immer noch nicht, was das jährliche Signal verursacht hat oder warum es in DAMA aufgetreten ist, nicht jedoch in Cosine-100. Das koreanische Team hofft jedoch, dass ein bevorstehendes Upgrade seines Detektors bessere Daten liefern wird, um das Rätsel der Dunklen Materie und des DAMA-Signals zu lösen.
