Příběh začal v roce 1997, kdy experiment DAMA/NaI oznámil detekci zvláštního signálu. Jeho intenzita se pravidelně měnila v průběhu roku a vytvářela charakteristickou sezónní modulaci. Toto chování odpovídalo jedné z teoretických předpovědí. Pokud Země při svém oběhu kolem Slunce skutečně prolétá rozsáhlým halem temné hmoty obklopujícím naši Galaxii, měl by se počet zaznamenaných interakcí během roku nepatrně měnit.

Pozdější experiment DAMA/LIBRA využívající stejnou technologii zaznamenal obdobný každoroční vzorec, čímž původní tvrzení ještě posílil. Výsledky byly natolik zajímavé, že se DAMA stala jedním z nejcitovanějších experimentů v oblasti přímého hledání temné hmoty.

Přesto však zůstával jeden zásadní problém. Žádný jiný experiment zaměřený na přímou detekci temné hmoty podobný signál nepotvrdil. To vedlo část vědecké komunity k přesvědčení, že pozorovaná modulace může mít úplně jiné vysvětlení.

Jak vědci hledají temnou hmotu

Experimenty DAMA i jejich novější nástupci byly navrženy tak, aby zachytily hypotetické částice označované jako WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) - slabě interagující hmotné částice. Ty patří mezi nejdéle zvažované kandidáty na částice tvořící temnou hmotu.

Pokud by WIMP skutečně existovaly, mohly by jen výjimečně narazit do atomových jader uvnitř krystalů jodidu sodného, které experimenty využívají jako detektory. Taková srážka by vytvořila velmi slabý světelný záblesk, který lze citlivými přístroji zaznamenat.

Důležitou součástí této hypotézy je právě každoroční změna počtu zaznamenaných událostí. Země totiž během svého oběhu kolem Slunce mění svou rychlost vůči halu temné hmoty obklopujícímu Mléčnou dráhu. Pokud by temná hmota opravdu interagovala s detektory, měla by být tato změna v průběhu roku patrná.

Nové experimenty zopakovaly stejný postup

To je také důvod, proč vznikly dva nové experimenty ANAIS-112 a COSINE-100, jejichž hlavním cílem bylo co nejvěrněji zopakovat metodiku experimentů DAMA. Využívaly stejné detekční krystaly z jodidu sodného, ale zároveň byly vybaveny modernější elektronikou a systémy pro potlačení rušivého pozadí, které umožňují přesnější měření.

Už první výsledky experimentu ANAIS-112 zveřejněné v roce 2021 naznačily, že očekávaná každoroční modulace se neobjevila. To výrazně oslabilo možnost, že původní signál skutečně souvisel s temnou hmotou.

Nyní vědci data z experimentů ANAIS-112 a COSINE-100 spojili dohromady, čímž získali dosud nejkomplexnější srovnání s experimenty DAMA.

Spojená data přinesla jasný výsledek

Výsledky publikované v prestižním časopise Physical Review Letters ukazují, že v analyzovaných datech není žádný statisticky významný důkaz každoroční modulace, kterou hlásily experimenty DAMA/NaI a DAMA/LIBRA.

Spojení dat ze dvou nezávislých experimentů výrazně zvýšilo statistickou sílu analýzy a umožnilo s vysokou mírou jistoty vyloučit, že by za původním signálem stála temná hmota ve formě částic WIMP.

Neznamená to však, že vědci odhalili skutečnou příčinu signálu pozorovaného experimentem DAMA. Ta zůstává i nadále neobjasněná. Mohlo jít třeba o dosud neznámý experimentální efekt, systematickou chybu nebo jiný fyzikální proces, který se podařilo zaměnit za očekávaný projev temné hmoty.

Ačkoli může být výsledek pro část vědecké komunity zklamáním, ve skutečnosti představuje významný posun vpřed. Jedna z nejdéle diskutovaných kontroverzí v oblasti přímého hledání temné hmoty se totiž pravděpodobně uzavírá.

Výzkumníci se nyní mohou soustředit na nové experimenty a alternativní metody hledání temné hmoty, aniž by nad oborem stále visela otázka, zda experiment DAMA skutečně objevil první přímý důkaz její existence.