Ερευνητές της συνεργασίας DarkSide δημοσίευσαν τα αποτελέσματα επταετούς πειράματος που εξέτασε αν τα σωματίδια σκοτεινής ύλης μπορούν να υπάρξουν ως σύνθετες δομές μικρότερων θεμελιωδών σωματιδίων.
Παρόλο που η έρευνα δεν εντόπισε άμεσες αποδείξεις για αυτή την «υπερβαρέα πυρηνική» σκοτεινή ύλη, τα δεδομένα από τον ανιχνευτή DarkSide-50 θέτουν τις βάσεις για μελλοντικά πειράματα, βοηθώντας τους φυσικούς να διαπιστώσουν αν η σκοτεινή ύλη διαθέτει εσωτερική δομή.
Η θεωρία της συνθέτης σκοτεινής ύλης
Οι επικρατέστερες θεωρίες για τη φύση της σκοτεινής ύλης εστιάζουν σε αξιόνια και WIMPs, τα οποία υποτίθεται ότι είναι αδιαίρετα θεμελιώδη σωματίδια. Ωστόσο, η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τη Jocelyn Monroe από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης εξέτασε την πιθανότητα η σκοτεινή ύλη να διαθέτει τη δική της πυρηνική φυσική, όπου τα σωματίδια συνδέονται στο πρώιμο σύμπαν σχηματίζοντας μεγάλους «σκοτεινούς πυρήνες».
Ο ανιχνευτής DarkSide-50, ο οποίος λειτούργησε από το 2013 έως το 2020 στο υπόγειο εργαστήριο Gran Sasso στην Ιταλία, χρησιμοποίησε υγρό αργό για να εντοπίσει ασθενείς αναλαμπές φωτός από τη σκέδαση των σωματιδίων στους πυρήνες του αργού. Σε αντίθεση με τα απλά σωματίδια, η σύνθετη σκοτεινή ύλη μπορεί να προκαλέσει πολλαπλές σκεδάσεις κατά τη διέλευσή της.
Αποτελέσματα και μελλοντικές προοπτικές
Η εξονυχιστική ανάλυση των δεδομένων δεν έδειξε αλληλεπίδραση της σύνθετης σκοτεινής ύλης με τους πυρήνες αργού, επιτρέποντας όμως στους επιστήμονες να αποκλείσουν ένα ευρύ φάσμα προτεινόμενων ιδιοτήτων και να περιορίσουν το πεδίο αναζήτησης.
Το 2027 σχεδιάζεται η λειτουργία του ανιχνευτή DarkSide-20k, ο οποίος θα χρησιμοποιεί χίλιες φορές περισσότερο υγρό αργό. Η νέα αυτή υποδομή θα επιτρέψει τη βαθύτερη διερεύνηση της εσωτερικής δομής της σκοτεινής ύλης και την πιθανή παρατήρηση αποτυπωμάτων «σκοτεινής χημείας».