El experimento DAMA / NaI [1] [2] investigó la presencia de partículas de materia oscura en el halo galáctico mediante la explotación de la firma de modulación anual independiente del modelo. Según la órbita de la Tierra alrededor del Sol y la velocidad del sistema solar con respecto al centro de la galaxia (que en escalas de tiempo cortas se puede considerar constante), la Tierra debería estar expuesta a un flujo más alto de partículas de materia oscura alrededor del 2 de junio. [ cita requerida ] cuando su velocidad orbital se suma a la del sistema solar con respecto a la galaxiaya uno más pequeño alrededor del 2 de diciembre, cuando se restan las dos velocidades. La firma de modulación anual es distintiva ya que el efecto inducido por las partículas de materia oscura debe satisfacer simultáneamente muchos requisitos.
Descripción
La instalación experimental se ubicó a gran profundidad en el Laboratori Nazionali del Gran Sasso en Italia .
El montaje experimental se realizó mediante nueve cristales de yoduro de sodio dopados con talio centelleantes de baja radiactividad de 9,70 kg [NaI (Tl)]. Cada cristal fue enfrentado por dos fotomultiplicadores de bajo fondo a través de guías de luz de 10 cm. Los detectores se instalaron dentro de una caja de cobre sellada enjuagada con nitrógeno de alta pureza para aislar los detectores del aire que contiene trazas de radón, un gas radiactivo. Para reducir el entorno ambiental natural, la caja de cobre está encerrada dentro de una pantalla pasiva multicomponente de varias toneladas hecha de cobre, plomo, polietileno / parafina, lámina de cadmio. Una caja de plexiglás encierra todo el escudo y también se mantiene en una atmósfera de nitrógeno de alta pureza. Un moderador de neutrones de hormigón de 1 m de espesor rodea en gran medida la instalación.
Resultados
La configuración de DAMA / NaI observó la firma de modulación anual durante 7 ciclos anuales (1995-2002). La presencia de un modelo de evidencia positiva independiente en los datos de DAMA / NaI fue reportada por primera vez por la colaboración de DAMA en el otoño de 1997 y publicada a principios de 1998. [3] El artículo final con los resultados completos se publicó en 2003 después del final del experimento. en julio de 2002. [1] Varias investigaciones complementarias continúan y también se han publicado. [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]
La evidencia independiente del modelo es compatible con un amplio conjunto de escenarios con respecto a la naturaleza del candidato de materia oscura y la física astrofísica, nuclear y de partículas relacionada , [14] por ejemplo: neutralinos , [15] [16] [17] materia oscura inelástica , [18] materia oscura autointeractiva , [19] y neutrinos pesados de cuarta generación , [20] [21]
En el momento de cada publicación de datos se ha realizado y publicado periódicamente una cuidadosa investigación cuantitativa de las posibles fuentes de reacciones sistemáticas y secundarias. [22] No se ha encontrado ningún efecto sistemático o reacción secundaria capaz de explicar la amplitud de modulación observada y de satisfacer simultáneamente todos los requisitos de la firma.
El experimento también ha obtenido y publicado muchos resultados sobre otros procesos y enfoques.
Escepticismo
Los resultados negativos del Experimento de búsqueda de materia oscura XENON parecen contradecir los resultados de DAMA / Nal. [23]
La colaboración COSINE-100 ha estado trabajando en Corea para confirmar o refutar la señal DAMA. Están utilizando una configuración experimental similar a DAMA (cristales de NaI (Ti)). Publicaron sus resultados en diciembre de 2018 en la revista Nature; su conclusión fue que su "resultado descarta las interacciones WIMP-nucleón como la causa de la modulación anual observada por la colaboración DAMA". [24]
Se señaló que una posible explicación de la modulación informada se originó en el procedimiento de análisis de datos. Una sustracción anual del componente constante puede dar lugar a un residuo de diente de sierra en presencia de una dependencia del tiempo más lenta. [25]
En 2021, el experimento ANAIS de detección directa de materia oscura, [26] después de adquirir datos durante 3 años en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc en España, no ha visto evidencia de modulación anual en 112,5 kg de cristales de NaI (Tl) y, por lo tanto, es incompatible con DAMA. / NaI y DAMA / LIBRA . [27]
Seguimiento
DAMA / NaI ha sido reemplazado por el experimento de nueva generación, DAMA / LIBRA . Estos experimentos los llevan a cabo investigadores italianos y chinos.
Referencias
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( ayuda )
enlaces externos
- El proyecto DAMA