Dowody astrofizyczne sugerują, że Wszechświat zawiera dużą ilość ciemnej materii nieoświetlonej, lecz mimo zdecydowanych wysiłków wielu grup eksperymentalnych, nie zaobserwowano jej wyraźnego sygnału. Jedynym wyjątkiem jest eksperyment o nazwie DArk MAtter (DAMA), który mógł zaobserwować ciemną materię w swojej matrycy detektorów.

Nowy eksperyment COSINE-100, który opiera się na podziemnym detektorze ciemnej materii w laboratorium Yangyang w Korei Południowej, rozpoczął analizę ustaleń DAMA. COSINE-100 to pierwszy wystarczająco czuły eksperyment, który umożliwia przeprowadzenie takich testów i może zastosować jodek sodu – ten sam materiał, z którego wykonane są detektory DAMA.

COSINE-100 rejestruje dane od 2016 roku i posiada już wstępne rezultaty, dotyczące ustaleń DAMA. Pierwsza faza pracy nowego eksperymentu polega na odnalezieniu ciemnej materii poprzez szukanie nadmiaru sygnału ponad oczekiwanym tłem w detektorze, z odpowiednią energią i charakterystykami. W tym początkowym badaniu, naukowcy nie znaleźli nadmiaru sygnału w swoich danych, co stawia roczny sygnał modulujący DAMA w sprzeczności z wynikami z innych eksperymentów. Naukowcy zaangażowani w projekt COSINE-100 twierdzą jednak, że pełne potwierdzenie lub odrzucenie wyników DAMA zajmie kilka lat.

Źródło: Uniwersytet Yale

W eksperymencie COSINE-100 zastosowano 8 kryształów z niskim tłem, wykonanych z jodku sodu z domieszką talu, rozmieszczonych w macierzy 4x2, co daje łączną masę docelową 106 kg. Każdy kryształ jest połączony z dwoma czujnikami fotoelektrycznymi, aby zmierzyć ilość energii osadzonej w krysztale.

Zespoły kryształów zanurzone są w 2200 litrach cieczy emitującej światło, co pozwala zidentyfikować, a następnie zredukować tła promieniowania, obserwowane przez kryształy. Detektor jest umieszczony w zagnieżdżonym układzie miedzianych, ołowianych i plastikowych elementów osłonowych, aby zmniejszyć wkład tła z zewnętrznego promieniowania i mionów promieniowania kosmicznego.

W eksperymencie bierze udział 50 naukowców z Brazylii, Indonezji, Korei Południowej, Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii.