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Pour la première fois, le détecteur DarkSide-50 a recherché des particules de matière noire super-lourdes laissant des traces multiples.
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Une balle qui ne perce pas une seule cible, mais laisse des traces dans plusieurs couches de blindage. C'est à peu près ainsi que se comporte la matière noire super-lourde, recherchée pour la première fois dans le détecteur DarkSide-50. Les candidats habituels à la matière noire — les particules massives à interaction faible (WIMP) — traversent la matière presque sans laisser de trace, entrant rarement en collision avec les noyaux. En revanche, la matière noire nucléaire super-lourde pourrait être constituée de nombreux nucléons sombres et se disperser à plusieurs reprises lors de son passage à travers le détecteur.
Le détecteur DarkSide-50 est rempli d'argon liquide et fonctionne comme une caméra très sensible, enregistrant les éclairs de lumière et les signaux électriques provenant des interactions des particules. Pour capturer ces collisions multiples insaisissables, les scientifiques ont utilisé les données de 532 jours de collecte à faible bruit de fond radioactif. Ils ont tenu compte du fait que les particules venant d'en bas perdent de l'énergie en traversant l'épaisseur de la Terre, et ont ajusté la sélection des événements spécifiquement pour la topologie de diffusion multiple.
En conséquence, ils ont pu obtenir des limites sur la section efficace de diffusion de la matière noire super-lourde sur les nucléons pour des masses de nucléons sombres de 10, 50, 100 et 500 GeV/c². Ce n'est pas une découverte, mais une étape importante : nous savons désormais à quel point ces particules pourraient interagir avec la matière ordinaire, si elles existent. La recherche se poursuit, et chaque nouvelle expérience réduit le champ des hypothèses sur la nature de la matière noire.
La matière noire n'émet ni n'absorbe la lumière, il est donc impossible de la voir directement. Les scientifiques la détectent par des indices indirects : son influence gravitationnelle sur les galaxies ou de rares collisions avec des noyaux dans les détecteurs.
Le détecteur DarkSide-50 est situé dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso, en Italie, sous une épaisse couche de roche qui protège des rayons cosmiques et réduit le bruit de fond.