Detektor DarkSide-50 sedam je godina prikupljao podatke duboko pod talijanskim planinskim masivom Gran Sasso. Fizičari su u njima sada potražili tragove neobično teškog oblika tamne tvari, sastavljenog od manjih čestica. Nisu ga pronašli. Ipak, rezultat im je omogućio da isključe dio mogućih svojstava takve tvari i preciznije odrede što bi trebali tražiti sljedeći put.
O tamnoj tvari znamo ponajprije zahvaljujući njezinu gravitacijskom utjecaju na galaksije i druge svemirske strukture. Od čega se sastoji, još nije poznato. Mnogi je eksperimenti traže kao pojedinačnu elementarnu česticu, no postoji i drukčija mogućnost: više nepoznatih čestica moglo bi se povezati u veći objekt, donekle nalik načinu na koji se protoni i neutroni povezuju u atomsku jezgru.
Što je detektor mogao vidjeti?
DarkSide-50 bio je ispunjen tekućim argonom i radio je od 2013. do 2020. godine. Kad bi čestica tamne tvari udarila u jezgru atoma argona, sudar bi mogao proizvesti slabašan svjetlosni signal. Kod vrlo teškog objekta složenog od manjih dijelova istraživači su morali uzeti u obzir i njegovu veličinu: prolazeći kroz detektor, takav bi objekt mogao izazvati više raspršenja, a ne samo jedno.
Međunarodni tim zato je ponovno analizirao podatke prikupljene tijekom cijelog rada uređaja. Kako navode u radu objavljenom u časopisu Physical Review D, signal kakav bi očekivali od promatranog oblika tamne tvari nisu našli. To ne znači da su isključili tamnu tvar niti sve njezine moguće sastave. Pokazali su koji se raspon pretpostavljenih masa i načina međudjelovanja više ne slaže s podacima.
Takav je rezultat koristan jer različiti modeli tamne tvari ne ostavljaju isti trag. Ako je riječ o objektima s unutarnjom građom, njihov odgovor u detektoru može ovisiti i o svojstvima dijelova od kojih su sastavljeni. Upravo su to istraživači pokušali provjeriti analizom koja se razlikuje od uobičajene potrage za pojedinačnim česticama.
Potraga se nastavlja
Sljedeći korak trebao bi biti DarkSide-20k, znatno veći detektor s tekućim argonom. Njegov početak rada planiran je za 2027. godinu. Veći uređaj mogao bi registrirati još rjeđe događaje, no zasad nema razloga tvrditi da će baš on otkriti tamnu tvar.
Smještaj duboko pod zemljom važan je zato što se ondje smanjuje broj čestica iz svemira koje bi u mjerenjima mogle nalikovati traženom signalu. Unatoč tome, detektor bilježi različite događaje koje treba pažljivo razdvojiti. Istraživači su u ovoj analizi posebno tražili obrazac koji bi odgovarao prolasku jednog velikog objekta kroz tekući argon. Njegov izostanak ne govori kako tamna tvar izgleda; govori da se određena predviđanja tog modela nisu ostvarila u podacima kojima raspolažu.
Podaci prikupljeni za jednu vrstu potrage tako su poslužili za provjeru drukčije ideje o tamnoj tvari. Ta ideja nije potvrđena, ali je istraživačima ostavila uži raspon mogućnosti za buduće pokuse.
