Het wijst erop dat donkere materie-deeltjes nog kleiner zijn dan gedacht.

Onderzoekers hebben deze week de eerste resultaten van hun experiment met de XENON1T-dectector bekend gemaakt. De resultaten zijn gebaseerd op een meting die zo’n 279 dagen in beslag heeft genomen. En in die periode is er geen enkel donkere materiedeeltje gesnapt. “Natuurlijk hadden we gehoopt donkere-materiedeeltjes te vinden, maar ze laten zich moeilijk vangen,” aldus onderzoeker Auke-Pieter Colijn.

Donkere materie


Aangenomen wordt dat donkere materie een heel belangrijk bestanddeel is in het heelal. Het zou zelfs vijf keer overvloediger voorkomen dan ‘gewone’ materie. Maar hoewel tal van observaties erop wijzen dat donkere materie overvloedig in het heelal voorkomt, hebben we het nog nooit direct waargenomen. Dat komt doordat het onzichtbaar is én er sprake is van een zeer zwakke interactie tussen donkere materie-deeltjes en gewone materie. Het detecteren van donkere materie vraagt dan ook om zeer gevoelige detectoren.

Over de detector
De XENON1T-detector bevindt zich diep onder de grond, in Italië. Het instrument herbergt zo’n 1300 kilogram xenon en onderzoekers hopen eigenlijk dat donkere materie in botsing komt met de kern van een xenon-molecuul. Daarbij zal namelijk een klein lichtflitsje ontstaan dat door de detector kan worden opgemerkt. En uit dat lichtflitsje kan weer worden afgeleid welke eigenschappen het donkere materie-deeltje heeft.

Informatie
Dat deze uiterst gevoelige detector in bijna 300 dagen tijd geen enkele botsing heeft geobserveerd, is misschien een beetje teleurstellend. Maar het kan ons tegelijkertijd meer vertellen over donkere materie-deeltjes, die – afgaand op het gebrek aan waarnemingen – nog kleiner lijken te zijn dan gedacht. “XENON1T zet met deze resultaten een nieuwe limiet op de wisselwerking tussen WIMP’s en gewone materie,” aldus onderzoeker Patrick Decowski. “Het experiment zelf doet het geweldig, maar mogelijk hebben WIMP’s een nog kleinere kans dan we al dachten om tegen gewone materie aan te botsen. Een andere mogelijkheid is dat donkere materie bestaat uit een ander soort subatomair deeltje. Ook daar zijn we met XENON1T naar op zoek.”

De zoektocht gaat dus onverminderd door. Ondertussen wordt er ook gewerkt aan een nieuwe detector die nog gevoeliger is dan XENON1T. “Over een jaar hebben we een verbeterde detector die tien keer gevoeliger is en dan zijn we hopelijk alsnog de natuur te slim af,” vertelt Colijn.