Mörk materia i Italien?

Har en forskargrupp i Italien upptäckt spår av den så svårfångade mörka materien? Det är i alla fall vad DAMA-experimentets ledare Rita Bernabei hävdar sedan flera år. Vad den mörka materien, som utgör 85% av universums materia, består av är fortfarande okänt, men flera spekulationer finns. De flesta spekulationer idag rör sig kring så kallad icke-baryonisk materia (baryoner är den typ av partiklar som bygger upp atomer) med namn som axioner, WIMPs, sterila neutrinos, o.s.v.

DAMA-experimentet är en detektor av bestående av en jättelika kristaller av saltet NaI (Natriumjodid) dopat med tallium omringade av photodetektorer och strålingssköldar nedsänkt i ett underjordiskt laboratorium under Gran Sasso-bergen i Italien. Där, skyddad från bakgrundsstrålning, skall detektorn upptäcka de ljusblixtar som uppstår när en av de WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) som i enorma mängder genomströmmar jorden (om det nu är de som är den mörka materien) råkar kollidera med en av talliumatomerna. Men tyvärr kan man inte helt isolera detektorn så den bara detekterar mörk materia. I stället fokuserar DAMA på den årliga variation som förväntas när jorden på sin väg runt solen under en del av året rör sig med solens färd genom den mörka materien i galaxen och ett halvår senare mot solens riktning.
Och den förväntade variationen har hittats. Man menar att "närvaron av mörk materia i galaxhalon stöds till 8.2 standardavvikelser." D.v.s. det är bara en chans på 4×10¹⁵ att signalen man ser inte är den sökta årliga variationen. Men de flesta fysiker är inte övertygade. Visst, menar man, ser man en årlig variation, men att den skulle komma från mörk materia är inte alls säkert. Det kan finnas massor av andra anledningar till att en liknande variation uppkommer. Juan Collar, talesman för ett konkurrerande experiment i USA (COUFF), säger det här om DAMAs resultat:

Det finns bevis för en modulation i datan till 8,2 standardavvikelser. Kompatibelt med vad som kan förväntas från vissa mörka materie-partiklar i vissa galaxhalomodeller, punkt. Allt utöver det är önskedrömmar och det smetar av sig på oss andra inom forskningsområdet. Det finns självklart inga andra observerade processer i naturen som har sin topp på sommaren och går genom en dal under vintern så det måste vara mörk materia, eller hur? (Occam vänder sig i sin grav, med sitt rostiga rakblad fortfarande i handen.)

Men DAMAs forskare står på sig. De säger sig, att under ett decenniums mätningar, ha uteslutit alla andra möjliga källor, och nu, menar man, är det dags för forskarsamhället att acceptera deras upptäckt. Det räcker inte säger andra forskare kring mörk materia: Även om de uteslutit 50 möjliga felkällor så kan det finnas hundra andra. Det är för många saker som varierar periodiskt under året.

Det hela har utvecklats till ett smutsigt akademiskt slagsmål där DAMAs kritiker menar att DAMA-gruppen inte släpper sina rådata för oberoende analys och att deras mätdata inte inte stämmer överens med andra observationer. Eller egentligen icke-observationer. DAMAs beräknade tvärsnitt (kollisionssannolikhet) är så högt att andra experiment borde ha sett något, men kammat noll. DAMA-gruppen å sin sida menar att de gjort allt den kan göra för att bemöta kritiken och det är dags att de för det erkännande de förtjänar. De har t.o.m. publicerat ett utdrag ur Rudyard Kiplings dikt If... på sin hemsida

If you can bear to hear the truth you’ve spoken
Twisted by knaves to make a trap for fools,
...you’ll be a Man my son!

Och DAMA har visst stöd. Teoretiker på CalTech menar att det kan vara så att de faktiskt ser axioner (en annan teoretiskt förutspådd kandidat för mörk materia) som kolliderar med elektroner i detektorn. Detta skulle kunna ge en signal vid rätt energier. Flera experiment håller nu på att undersöka den möjligheten med andra typer av instrument. Om det visar sig att det verkligen finns en resonans av axioner vid rätt energi är det en fjäder av Nobelstorlek i hatten för DAMA-laget, men fram till dess kanske de bör påminna sig om en annan strof i If...

If you can trust yourself when all men doubt you,
But make allowance for their doubting too;
If you can wait and not be tired by waiting,

Länkar:
DAMA-gruppens hemsida.
A light in the dark. Artikel i Physics World.
First results from DAMA/LIBRA and the combined results with DAMA/NaI, R. Bernabei et al. (arXiv) - accepterad i European Physical Journal C.

Andra bloggar om: fysik, astrofysik, mörk materia, vetenskap. Intressant?