世界で最も物議を醸している暗黒物質の主張のドラマは、最後のシーンではないにしても、最後の行為に達した可能性があります。 20 年間、DAMA と呼ばれる実験を行っている物理学者は、暗黒物質の粒子 (重力が私たちの銀河を縛っているように見える目に見えないもの) が地下の粒子検出器で原子核に衝突していると主張してきました。現在、DAMA を模倣するように設計された COSINE-100 と呼ばれる検出器を持つ物理学者は、これまでで最も直接的な反論を示しています。そして 2020 年に、理論家はチームの分析で DAMA シグナルが不注意に発生した可能性がある方法を特定しました。
DAMA チームは両方の主張を拒否します。ローマ・トル・ヴェルガタ大学の物理学者でDAMAのリーダーであるリタ・ベルナベイはインタビューを断った。しかし、彼女は電子メールで新しい説明を却下しました。
天の川は暗黒物質の広大な雲の中で渦巻いていると考えられており、それは仮想的に弱く相互作用する大質量粒子 (WIMP) で構成されている可能性があります。太陽系が毎秒 225 キロメートルで銀河の中心を周回するとき、地球はおそらく WIMP の風に巻き込まれます。私たちの惑星も秒速 30 キロメートルで太陽を周回しているため、6 月に地球が太陽と同じ方向に移動するときに風がわずかに強くなり、12 月に地球が逆方向に移動するときに風が弱まるはずです。
DAMA の物理学者は、タリウムをドープしたヨウ化ナトリウムの 10 キログラムの結晶を 25 個含んでいる検出器で、この年間サイクルが見られると長い間主張してきました。各結晶は、粒子が原子核に当たると閃光を放ちます。 DAMA チームによると、WIMP に対応する低エネルギー範囲では、1995 年の観測開始以来、衝突の数は毎年増減しています。
他の探知機はそのようなものを見ません。しかし、これらの実験では異なるターゲット材料を使用しています。そのため、グループは、DAMA の結果を同じように比較できるようにテストできるヨウ化ナトリウム検出器を作成しました。 1 つは COSINE で、合計 100 キログラムの 8 つの結晶で構成され、韓国の地下にある襄陽研究所で 2016 年からデータを取得しています。 2018 年以降、COSINE の感度は 100 倍に向上したと、チームの共同スポークスパーソンであり、韓国の基礎科学研究所の素粒子物理学者である Hyun Su Lee 氏は述べています。しかし、1.7 年間のデータでは、WIMP の兆候は見られない、と研究者は今日 Science Advances で報告しています。 .
注意点があります。新しい COSINE 分析は、イベント発生率の年間サイクルを調べるのではなく、単純に低エネルギー イベントの過剰数を調べます。その小さな信号は、結晶の内側と外側の両方の源からの通常の粒子放射によって引き起こされる、はるかに大きなイベントの背景の上に現れるでしょう.そのため、分析は、これらの背景の微妙な詳細をモデル化する研究者の能力にかかっている、と Bernabei は述べています。
ただし、DAMA の結果をテストする実験は COSINE だけではありません。 ANAIS-112 検出器には、総質量 112 キログラムの 9 つのヨウ化ナトリウム結晶が含まれており、2017 年からスペインのカンフランク地下研究所でデータを取得しています。3 年間のデータは、低エネルギー イベントに年間サイクルがないことを示していると、ANAIS の研究者は 5 月 27 日に報告しました。 フィジカル レビュー D .しかし、DAMA 信号を除外するには不確実性がやや高すぎた、とサラゴサ大学の物理学者で ANAIS の共同リーダーであるマリア ルイサ サルサは言います。
DAMA 信号が本物でない場合、「素粒子物理学の分野は、DAMA が見ているものを発見する義務があります」と、イェール大学の原子核素粒子物理学者で COSINE の共同スポークスパーソンである丸山玲奈は言います。そして昨年、イタリアの国立核物理学研究所のピサ部門の理論家である Dario Buttazzo とその同僚は、DAMA チームが不注意で年周期を作成した可能性がある方法を特定しました。
DAMA の研究者は、1 年間にわたってデータを収集します。各実行の変動を目立たせるために、毎日測定されたイベント発生率から 1 年間の平均発生率を差し引きます。しかし、イベント率が年々着実に上昇または下降している場合、減算は安定した傾向を振動に変える可能性があるとブッタッツォは言います.たとえば、率が毎年 1% ずつ増加している場合、DAMA の方法は、各実行が –0.5% で開始し、各実行が +0.5% で終了するシグナルを生成します。
「DAMA が行っていたのと同じように分析を行い、背景に特定の特徴がある場合、そのような効果が得られる可能性があります」と Buttazzo 氏は言います。そのグループは、Journal of High Energy Physics しかし、DAMA がそのデータを公開していないため、「この効果が実際に存在するかどうかはわかりません」と彼は警告します。
それでも、COSINE と ANAIS の論文は、この問題が重要である可能性があることを示唆しています。サラゴサ大学の物理学者でチームの共同リーダーであるマリア ルシア マルティネス ペレスは、ANAIS 検出器の総イベント レートは、結晶内の短寿命放射性核が崩壊するにつれて着実に減少していると述べています。 COSINE も同様に着実に減少していると Lee 氏は言います。
閉鎖はすぐに来るかもしれません。数週間以内に、COSINE は 3 年間の年次サイクル分析をリリースするだろう、と Lee は言います。 ANAIS の Sarsa 氏は、来年の夏までに、「5 年間のデータすべてを使用して 1 年間に測定された平均率を示すインパクトの強い出版物が出版されることを期待しています」と述べています。 DAMA の主張に幕を下ろすには、これで十分なデータかもしれない、と彼女は言います。
