Ruzie onder donkere materievangers: volgens experts meet Italiaans experiment slechts rommel

Een technicus aan het werk bij het ondergrondse DAMA-LIRA experiment Gran Sasso waar gespeurd wordt naar inslaande donkere materie uit de ruimte. Beeld DAMA-LIBRA

Oplopende emoties in het ondergrondse lab in Gran Sasso, dat donkere materiedeeltjes probeert te vangen. Een spraakmakend experiment meet rommel, denken steeds meer experts.

De eerste resultaten van de Xenon1T-detector voor donkere materie in het onderaardse Gran Sasso-laboratorium onder de Apennijnen moeten nog komen, maar nu al lijken betrokken natuurkundigen hun voorgangers de deur uit te vechten. Sinds een paar weken tijd zijn twijfels niet van de lucht over het Italiaanse buurexperiment DAMA, dat al twintig jaar donkere materie uit de ruimte zegt op te vangen.

DAMA speurt naar exotische deeltjes uit het heelal die de zogeheten donkere materie zouden kunnen vormen. Astronomen zien aan de bewegingen aan de sterrenhemel dat er veel meer zware materie moet zijn dan ze zien. Wat dat is, weet niemand, maar wereldwijd zijn detectoren van de VS tot China in de weer om dat uit te zoeken. Ook versnellers als de enorme LHC bij Cern in Genève hopen in botsingen deeltjes te vinden die kandidaten zouden kunnen zijn. En kunstmanen speuren ernaar in de ruimte.

In het Italiaanse DAMA-experiment wordt al twintig jaar gezocht naar incidentele lichtflitsjes in grote met koperblokken geïsoleerde natriumjodide kristallen, die ontstaan als donkere materiedeeltjes uit het heelal toevallig wel een keer een atoom raken.

Eigenaardigheden

Vorige maand rapporteerde projectleider en geestelijk moeder prof. Rita Bernabei van DAMA en de universiteit van Rome dat haar experiment na een eerdere upgrade nog steeds flitsen registreert. Bovendien is de raadselachtige seizoensvariatie met een piek in juni en een dal in december er ook nog steeds. Volgens Bernabei het gevolg van de beweging van de aarde door een wind van zogeheten WIMPS, deeltjes die andere materie nauwelijks voelen. In de zomer tegen die wind in en in de winter met de wind mee.

Andere experimenten in de wereld hebben tot nog toe tevergeefs het DAMA-signaal in al zijn eigenaardigheden geprobeerd te reproduceren. Die geven hooguit aan hoe de WIMPS er niet uit kunnen zien. En dat is na twintig jaar toch een beetje vreemd, zegt bijvoorbeeld prof. Auke-Pieter Colijn van de Universiteit Utrecht, die zelf met Xenon1T donkere materie probeert te vangen. ‘Het is echt een raadsel waarom ze wél zien wat ze zien en alle anderen niet.’

Xenon1T-detector voor donkere materie-deeltjes, Gran Sasso laboratorium. Beeld Xenon collaboration

Vraagtekens bij seizoensvariatie

Begin april, kort na de rapportage van de Italianen, onderstreepten drie Amerikaanse theoretici die scepsis nog eens met een artikel waarin ze uitleggen dat de keurige seizoensvariatie niet van donkere materiedeeltjes kan komen. De meetkristallen, laten ze zien, zijn gevoeliger voor zachte botsingen dan voor harde. Daarom zou de seizoensvariatie veel scherper moeten zijn dan de Italianen zien.

En dat is niet de enige kritiek. Vorige maand zette een Amerikaanse fysicus vraagtekens bij de seizoensvariatie zelf. Misschien, schreef Daniel McKinsey van de universiteit van Californië, is die variatie een meetfout. In het koperen meetapparaat zit argon dat door neutronen uit de atmosfeer radioactief kan worden en lichtflitsen kan veroorzaken. En stikstofgas dat de boel schoonblaast, bevat argon en radon die kunnen storen.

SABRE

Projectleider Bernabei in Rome is niet onder de indruk. ‘Het 37-argon is geen probleem, het kan ons signaal niet verstoren’, antwoordt ze in één zin. Waarom dat zo is, legt ze niet uit, ondanks herhaalde verzoeken. Wel werkt haar groep – naast Italianen doen ook Oekraïense, Franse en Russische groepen mee – aan een vervolgproject op DAMA. Dat gaat SABRE heten en uit twee detectoren bestaan die zowel in Gran Sasso meten als in een ondergronds lab in een oude goudmijn in de staat Victoria in Australië. Als het goed is, is de seizoensvariatie daar precies omgekeerd in het jaar, is het idee. Daardoor middelen de afwijkingen uit en ontstaat een helderder signaal, verwacht Bernabei.

Het belendende Xenon1T-experiment, verderop in Gran Sasso, dat naar lichtflitsjes in een vat met een ton vloeibaar xenon speurt, komt naar eigen zeggen binnen een paar weken met de eerste resultaten. In theorie heeft het detectorvolume in één jaar tijd evenveel deeltjes donkere materie opgeveegd als alle experimenten in de laatste tientallen jaren samen. ‘Een moment van de waarheid’, zegt de Nederlandse projectleider Patrick Decowski van het Nikhef-deeltjeslab in Amsterdam, die verder nog absoluut niets over de uitkomsten mag zeggen.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.