إعادة فحص البيانات من تجربة استمرت 30 عامًا تدحض الأدلة على وجود المادة المظلمة

وقد أسيء تفسير نتائج تجربة استمرت 30 عامًا، والتي تعتبر أقوى دليل رصدي للمادة المظلمة. مقال في رسائل مراجعة الفيزياء.

في عام 1997، كشفت تجربة DAMA/NaI في مختبر غران ساسو الوطني في إيطاليا عن إشارة يشير تقلبها السنوي إلى وجود المادة المظلمة. على الرغم من أن تجربة DAMA/LIBRA اللاحقة أنتجت نتائج مماثلة، إلا أن الادعاءات بالكشف المباشر عن المادة المظلمة أثارت الشكوك في مجتمع الفيزياء.

ومن أجل التحقق المستقل، تم تنظيم تجارب مماثلة ANAIS-112 وCOSINE-100، والتي يتم تنفيذها على نفس المبدأ: كاشف الوميض في أعماق الأرض، والذي يجب أن يلتقط جزيئات WIMP الافتراضية. بدأ COSINE-100 في مختبر يانغيانغ تحت الأرض في كوريا الجنوبية بجمع البيانات في عام 2016، وبدأ ANAIS-112، الموجود في مختبر كانفرانك تحت الأرض في إسبانيا، في جمع البيانات في عام 2017.

تم تصميم كل هذه التجارب للبحث عن علامات تشتت مرشح المادة المظلمة بلورة يوديد الصوديوم المنشط بواسطة الثاليوم. ومن المتوقع أن يكون لمثل هذه الإشارة تغيرات موسمية متميزة بسبب التغيرات في سرعة الكاشف بالنسبة للمادة المظلمة في درب التبانة نتيجة لحركة الأرض حول الشمس. تظهر نتائج DAMA/NaI وDAMA/LIBRA هذا التعديل، ولكن لم يتم اختبار إمكانية تكرار نتائجها بدقة باستخدام تقنيات متطابقة.

سمح كل من ANAIS-112 وCOSINE-100 بإجراء مثل هذا الاختبار باستخدام نفس مادة الكاشف من نفس الشركة المصنعة مثل DAMA، ولكن مع إضافة بعض التقنيات التحليلية المصممة لتقليل ضوضاء الخلفية وزيادة معدلات تسجيل الأحداث. ولم يظهروا أي تقلبات في نطاقات الطاقة المقابلة.

قامت الفيزيائية صوفيا هوليك من جامعة سرقسطة، والتي عملت سابقًا في جامعة ييل تحت إشراف البروفيسور رينا ماروياما، بجمع البيانات من كلتا التجربتين، ولم يكشف التحليل الإحصائي للمصفوفة المدمجة عن دليل مهم على التعديل السنوي. تستبعد هذه النتيجة بشكل فعال المادة المظلمة كمصدر لإشارة DAMA/LIBRA.

“تضع هذه النتائج حدًا لجدل طويل الأمد (ما يقرب من 30 عامًا) حول طبيعة إشارة التعديل السنوية لـ DAMA/LIBRA. ويلخص الباحث أنه نظرًا لعدم إمكانية تكرار هذه الإشارة في تجربتي COSINE-100 وANAIS-112، لا يمكن أن يُعزى التعديل إلى المادة المظلمة”.

لا يقدم عمل هوليك تفسيرًا جديدًا للتقلبات في إشارة DAMA، لكن هذا لم يكن هدفها.

“على الرغم من أننا لا نعرف بالضبط ما الذي يسبب إشارة DAMA، يمكن لمجتمع علوم المادة المظلمة الآن التركيز على العثور على الإشارة الحقيقية بدلاً من مطاردة الشبح. سيركز التعاون بين COSINE و ANAIS الجهود على استخدام كاشفات يوديد الصوديوم للغرض المقصود منها – مثل البلورات التي يمكن تنميتها بكميات كبيرة ويمكنها اكتشاف المادة المظلمة منخفضة الكتلة، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من التفاعلات التي تنطوي على نوى ذات كتل مختلفة ودوران نووي. الطريق إلى التحقق من ادعاء DAMA حول المادة المظلمة واختتم البروفيسور ماروياما كلامه قائلاً: “لقد كان الأمر طويلاً وصعباً، وأنا سعيد لأننا تمكنا أخيراً من وضع هذا العبء خلفنا”.