Тёмная материя не светится и не отражает свет, но её присутствие выдают гравитационные эффекты. Чтобы поймать хотя бы одну частицу, физики строят детекторы, похожие на очень тихие комнаты: внутри лежат кристаллы, которые вспыхивают, когда в них попадает частица. Но вспышка слабая, и если свет теряется по дороге, сигнал можно не заметить.

В установке COSINE-100U кристаллы йодида натрия научились собирать свет лучше. Раньше между кристаллом и фотоумножителем — прибором, превращающим свет в электрический сигнал, — стояли кварцевые окна. Свет проходил через несколько границ и частично отражался. Теперь окна убрали, а фотоумножители прижали к торцам кристаллов через тонкие силиконовые прокладки толщиной 2 миллиметра. У больших кристаллов скосили края, чтобы свет, как по жёлобу, стекал к датчикам. В результате все восемь кристаллов стали давать больше света — до 27,7 фотоэлектронов на килоэлектронвольт, тогда как раньше было около 15.

Это не просто техническая прихоть. Чем ярче вспышка, тем легче отличить настоящий сигнал тёмной материи от случайного шума. Кроме того, новая конструкция снизила фон от радиоактивных загрязнений на поверхности кристаллов. Два кристалла, которые раньше вообще не годились для анализа из-за плохого света, теперь вернулись в строй. Проверки показали, что новая упаковка не боится долгого погружения в жидкий сцинтиллятор при низкой температуре — а это суровые условия подземной лаборатории.

Так обновлённый детектор готовится к главной проверке. Группа DAMA/LIBRA много лет сообщает о загадочных сезонных колебаниях сигнала, которые можно объяснить тёмной материей. COSINE-100U с более яркими и чистыми кристаллами сможет наконец подтвердить или опровергнуть это наблюдение.