Belangrijke donkeremateriejager Xenon1T heeft na een jaar nog altijd niet beet. Maar de strijd gaat door.
Alsof je een ‘waar is Wally?’ voor gevorderden speelt – alleen is Wally onzichtbaar. En je zou ook best op zoek kunnen zijn naar Froukje, Henk of Karel de grasparkiet. Zo kun je de jacht op donkere materie, de mysterieuze onzichtbare vorm van materie waarmee de kosmos volgens sterrenkundigen doordrenkt is, best beschouwen.
Van donkere materie is de invloed alleen indirect zichtbaar. Natuur- en sterrenkundigen ontwaren aanwijzingen voor het bestaan ervan in de draaisnelheid van sterrenstelsels en de manier waarop materie in de kosmos licht afbuigt. Als het donkere spul echt bestaat – en daar heeft het alle schijn van – zit het heelal er bovendien tjokvol mee. Zo’n 85 procent van alle materie om ons heen zou dan ‘donker’ moeten zijn. En niemand heeft enig benul wat het precies is.
Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan
Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.
1300 kilogram Xenon
Die puzzel oplossen is zo lastig dat fysici er gigantische experimenten voor bouwen. Een van de belangrijkste daarvan is Xenon1T, een cylindrisch vat met 1300 kilogram vloeibaar xenon. Daarmee speurt het experiment, dat zich diep onder een Italiaanse berg bevindt, naar de Wally du jour: WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), een verondersteld deeltjestype dat het mysterie van donkere materie op papier kan oplossen.
Ook andere experimenten, waaronder deeltjesversneller Large Hadron Collider aan het fysicalab Cern in Genève, speuren naar WIMPs. Het is tot nog toe onder fysici dan ook de populairste verklaring voor donkere materie.
Vandaag ging voor het eerst de deksel open van een doos meetresultaten van Xenon1T. De blik op zijn binnenste biedt helaas vooral teleurstelling: het experiment vond na 279 dagen meten nog geen enkel bewijs voor het bestaan van het ongrijpbare WIMP-deeltje. Ook eerdere metingen van de detector leverden niets op.
Achtergrondruis
Een tegenvaller, zoveel is zeker. Maar niet het eind van de strijd. Patrick Decowski, die aan het Nederlands fysica-instituut Nikhef programmaleider is van het experiment, houdt de moed er in een persverklaring nog een beetje in. ‘Het experiment zelf doet het geweldig’, zegt hij. Zo heeft het bijvoorbeeld de laagste achtergrondruis van dit type experimenten bereikt.
Een meting zou daarom straks dus extra moeten opvallen. ‘Maar mogelijk hebben WIMPs een nog kleinere kans dan we al dachten om tegen gewone materie aan te botsen’, denkt Decowski. Alleen wanneer een veronderstelde WIMP in de detector op een Xenon-atoom botst, meet deze namelijk een signaal. ‘Een andere mogelijkheid is dat donkere materie bestaat uit een ander soort subatomair deeltje’, voegt Decowski toe. ‘Ook daar zijn we met Xenon1T naar op zoek.’
Het kan natuurlijk ook dat donkere materie helemaal geen deeltje is. Verschillende fysici, waaronder de Nederlander Erik Verlinde, hebben in het verleden alternatieve verklaringen voor het mysterie voorgesteld waarbij een deeltje overbodig is.
Verbeterde detector
Voorlopig geven deeltjesfysici de hoop echter niet op. ‘Xenon1T zet met deze resultaten een nieuwe limiet op de wisselwerking tussen WIMP’s en gewone materie’, benadrukt Decowski. We weten, met andere woorden, nu nóg beter waar we het wel en niet moeten zoeken.
‘Natuurlijk hadden we gehoopt donkeremateriedeeltjes te vinden,’ zegt Auke-Pieter Colijn, eveneens verbonden aan Nikhef, ‘maar ze laten zich moeilijk vangen. Over een jaar hebben we een verbeterde detector die tien keer gevoeliger is en dan zijn we hopelijk alsnog de natuur te slim af.’
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder:
- Eerste metingen Xenon1T: geen donkere materie, wel een record
- Nieuw experiment opent jacht op donkere materie
- Dit zijn de twee prangende vragen waarop de theorie van Erik Verlinde antwoord geeft
- Lisa Randall: ‘Donkere materie is helemaal niet zo exotisch’
- Supersymmetrie nog niet afgeschreven als verklaring voor mysterieuze donkere materie
- Donkeremateriekampioen
- Wiebelende stelsels brengen theorie rond donkere materie aan het wankelen