Welke betere plek om naar donkere materie te zoeken dan in een mijnschacht? Een onderzoeksteam van de Universiteit van Florida heeft negen jaar lang gecontroleerd op tekenen van het ongrijpbare spul met behulp van germanium- en siliciumdetectoren die zijn afgekoeld tot een fractie van een graad boven het absolute nulpunt. En het resultaat? Een paar maybes en een vastberadenheid om te blijven zoeken.
Het geval voor donkere materie kan worden gewaardeerd door te kijken naar het zonnestelsel waar Mercurius, om in een baan rond de zon te blijven, met 48 kilometer per seconde moet bewegen, terwijl het verre Neptunus met een ontspannen snelheid van 5 kilometer per seconde kan bewegen. Verrassend genoeg is dit principe niet van toepassing op de Melkweg of in andere sterrenstelsels die we hebben waargenomen. Over het algemeen kun je dingen vinden in de buitenste delen van een spiraalstelsel die net zo snel bewegen als dingen die zich dichtbij het galactische centrum bevinden. Dit is een raadsel, vooral omdat er niet genoeg zwaartekracht in het systeem lijkt te zijn om de snel draaiende dingen in de buitenste delen vast te houden - die gewoon de ruimte in zouden moeten vliegen.
We hebben dus meer zwaartekracht nodig om uit te leggen hoe sterrenstelsels draaien en bij elkaar blijven - wat betekent dat we meer massa nodig hebben dan we kunnen waarnemen - en daarom roepen we donkere materie op. Het aanroepen van donkere materie helpt ook om uit te leggen waarom clusters van sterrenstelsels bij elkaar blijven en verklaart grootschalige zwaartekrachtlenseffecten, zoals te zien is in de Bullet Cluster (hierboven afgebeeld).
Computermodellering suggereert dat sterrenstelsels halo's voor donkere materie kunnen hebben, maar ze hebben ook donkere materie verspreid over hun structuur - en samen genomen vertegenwoordigt al deze donkere materie tot 90% van de totale massa van een melkwegstelsel.
Het huidige denken is dat een klein bestanddeel van donkere materie baryonisch is, wat betekent dat het materiaal bestaat uit protonen en neutronen - in de vorm van koud gas en dichte, niet-stralende objecten zoals zwarte gaten, neutronensterren, bruine dwergen en verweesde planeten (traditioneel bekend als Massive Astrophysical Compact Halo Objects - of MACHO's).
Maar het lijkt er niet op dat er bijna genoeg donkere baryonische materie is om rekening te houden met de indirecte effecten van donkere materie. Vandaar de conclusie dat de meeste donkere materie niet-baryonisch moet zijn, in de vorm van Weakly Interacting Massive Particles (of WIMP's).
Bijgevolg zijn WIMPS transparant en niet-reflecterend op alle golflengten en dragen ze waarschijnlijk geen lading. Neutrino's, die in overvloed worden geproduceerd door de fusiereacties van sterren, zouden mooi passen, behalve dat ze niet genoeg massa hebben. De momenteel meest favoriete WIMP-kandidaat is een neutralino, een hypothetisch deeltje dat wordt voorspeld door de supersymmetrietheorie.
Het tweede Cryogene onderzoek naar donkere materie (of CDMS II) loopt diep onder de grond in de Soudan-ijzermijn in Minnesota, daar gelegen, dus het zou alleen deeltjes moeten onderscheppen die diep onder de grond kunnen doordringen. De CDMS II vaste-kristaldetectoren zoeken ionisatie- en fonongevallen die kunnen worden gebruikt om onderscheid te maken tussen elektroninteracties - en nucleaire interacties. Aangenomen wordt dat een WIMP-deeltje met donkere materie elektronen zal negeren, maar mogelijk kan interageren met (d.w.z. stuiteren) een kern.
Het team van de University of Florida heeft twee mogelijke gebeurtenissen gemeld, die erkennen dat hun bevindingen niet als statistisch significant kunnen worden beschouwd, maar op zijn minst enige reikwijdte en richting kunnen geven aan verder onderzoek.
Door aan te geven hoe moeilijk het is om WIMP's echt direct te detecteren (d.w.z. hoe 'donker'), geven de bevindingen van CDMS II aan dat de gevoeligheid van de detectoren een tandje hoger moet.
