Mikä olisikaan parempi paikka etsiä pimeää ainetta kuin kaivoskuilu? Tutkimusryhmä Floridan yliopisto ovat viettäneet yhdeksän vuotta tarkkaillen merkkejä vaikeasti havaittavista aineista käyttämällä germanium- ja piiilmaisimia, jotka on jäähdytetty asteen murto-osaan absoluuttisen nollan yläpuolelle. Ja tulos? Pari ehkä ja karkea päättäväisyys jatkaa etsimistä.
Asiaa varten pimeä aine voidaan arvostaa ottamalla huomioon aurinkokunta, jossa Merkuriuksen täytyy liikkua 48 kilometriä sekunnissa pysyäkseen kiertoradalla Auringon ympäri, kun taas kaukainen Neptunus voi liikkua rauhallisesti 5 kilometriä sekunnissa. Yllättäen tämä periaate ei päde Linnunradassa tai muissa havaitsemissamme galakseissa. Yleisesti ottaen spiraaligalaksin ulkoosista voi löytää tavaraa, joka liikkuu yhtä nopeasti kuin tavaraa, joka on lähellä galaksin keskustaa. Tämä on hämmentävää, varsinkin kun järjestelmässä ei näytä olevan tarpeeksi painovoimaa pitämään kiinni nopeasti kiertävistä aineista ulkoosissa – joiden pitäisi vain lentää avaruuteen.
Tarvitsemme siis enemmän painovoimaa selittääksemme, kuinka galaksit pyörivät ja pysyvät yhdessä – mikä tarkoittaa, että tarvitsemme enemmän massaa kuin pystymme havaitsemaan – ja tästä syystä kutsumme esiin pimeän aineen. Pimeän aineen kutsuminen auttaa myös selittämään, miksi galaksiklusterit pysyvät yhdessä, ja selittää suuren mittakaavan gravitaatiolinssivaikutukset, kuten voidaan nähdä Bullet Cluster (kuvassa yllä).
Tietokonemallinnus viittaa siihen, että galakseissa voi olla pimeän aineen haloja, mutta niiden rakenteessa on myös pimeää ainetta – ja yhdessä tämä pimeä aine edustaa jopa 90 % galaksin kokonaismassasta.
Taiteilijan vaikutelma pimeästä aineesta, jossa näkyy baryonisten ja ei-baryonisten muotojen suhteellinen jakautuminen (tämä vitsi ei vanhene koskaan).
Nykyinen ajattelu on, että pieni osa pimeästä aineesta on baryonista, mikä tarkoittaa protoneista ja neutroneista koostuvaa materiaalia – kylmän kaasun muodossa sekä tiheinä, ei-säteilyttävinä esineinä, kuten mustina aukkoina, neutronitähdinä, ruskeina kääpiöinä ja orvoina planeetoina. (tunnetaan perinteisesti Massive Astrophysical Compact Halo Objects - tai Miehet ).
Mutta ei näytä siltä, että tummaa baryonista ainetta on läheskään tarpeeksi, jotta se voisi selittää pimeän aineen olosuhteet. Tästä syystä päätelmä, että useimpien pimeän aineen on oltava ei-baryonista, heikosti vuorovaikutteisten massiivisten hiukkasten muodossa (tai WIMPit ).
Johtopäätöksenä WIMPS:t ovat läpinäkyviä ja heijastamattomia kaikilla aallonpituuksilla, eivätkä ne todennäköisesti kanna varausta. Neutriinot, joita syntyy runsaasti tähtien fuusioreaktioista, sopivat hyvin, paitsi että niillä ei ole tarpeeksi massaa. Tällä hetkellä suosituin WIMP-ehdokas on a neutralino , hypoteettinen hiukkanen, jonka ennustaa supersymmetria teoria.
Toinen Kryogeenisen pimeän aineen hakukoe (tai CDMS II) kulkee syvällä maan alla Sudanin rautakaivos Minnesotassa, joka sijaitsee siellä, joten sen pitäisi siepata vain hiukkasia, jotka voivat tunkeutua syvälle maan alle. CDMS II -kiinteäkideilmaisimet etsivät ionisaatiota ja fononi tapahtumia, joiden avulla voidaan erottaa elektronivuorovaikutus – ja ydinvuorovaikutus. Oletetaan, että pimeän aineen WIMP-hiukkanen jättää huomioimatta elektronit, mutta saattaa olla vuorovaikutuksessa ytimen kanssa (eli pomppia pois).
Kaksi mahdollista tapahtumaa on ollut raportoitu Floridan yliopiston tiimi, joka myöntää, että heidän löytöjään ei voida pitää tilastollisesti merkittävinä, mutta ne voivat antaa ainakin jonkin verran tilaa ja suuntaa jatkotutkimukselle.
CDMS II:n havainnot osoittavat, kuinka vaikeaa suoraan havaita (eli kuinka 'tummia') WIMP:t todella ovat – ilmaisimien herkkyyttä on parannettava.