Według Wszechświata, który widzimy przez nasze teleskopy, musimy stwierdzić, że nie rozumiemy, jak działa grawitacja poza naszym Układem Słonecznym. Gwiazdy poruszają się wokół swoich galaktyk szybciej niż powinny; galaktyki poruszają się w swoich gromadach tak szybko, że powinny uciekać w przestrzeń międzygalaktyczną; promienie świetlne, które przechodzą przez regiony o dużym zagęszczeniu galaktyk, uginają się bardziej niż przewiduje to ogólna teoria względności.

Wydaje się, że nie rozumiemy lepiej historii Wszechświata: po pierwszych instancjach jest najwyraźniej znacznie więcej pierwotnego deuteru i mniej helu-4, niż powinniśmy się spodziewać, biorąc pod uwagę ilość materii, którą obserwujemy; fluktuacje temperatury kosmicznego mikrofalowego tła, powstałego w czasie, gdy po raz pierwszy pojawiły się atomy, pokazują nadwyżki gęstości materii, które są niewystarczające do wytworzenia galaktyk, które obecnie obserwujemy. Co więcej, obserwowane przez nas struktury wielkoskalowe, do których należą włókna tworzone przez miliony galaktyk i wielkie puste przestrzenie, nie mogą być odtworzone w naszych symulacjach komputerowych przy założeniu ilości materii barionowej (tj. protonów i neutronów) obserwowanej w pierwotnym Wszechświecie. I na koniec nie możemy nawet zrozumieć kolejności powstawania struktur: kolejność, którą przewidujemy (najpierw gwiazdy, potem galaktyki, gromady galaktyk, supergromady i wreszcie filamenty) nie może być odtworzona z kosmicznego tła mikrofalowego.

Jak już powiedzieliśmy: nic nie rozumiemy.

Ale nie…

Ale nie zakładamy, że istnieje inny rodzaj materii poza materią barionową, rodzaj materii, która prawie nie oddziałuje ani z barionami, ani ze światłem. Ta hipotetyczna substancja została nazwana ciemną materią… już 84 lata temu! Ciemna materia działa jak eliksir uzdrawiający: zasadniczo naprawia wszystko, lub prawie wszystko… ale za cenę zaakceptowania faktu, że jedynym dowodem na jej istnienie są efekty grawitacyjne, które właśnie opisaliśmy.

Jest więc naturalne, że społeczność jest raczej gorączkowo próbująca zrozumieć, czym jest ciemna materia. Jedną z najbardziej akceptowanych hipotez jest to, że może ona składać się z nowych cząstek elementarnych, które nie zostały jeszcze odkryte; wśród nich WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) mają silne poparcie w społeczności. Sposobem na znalezienie tych WIMP-ów jest próba ich wytworzenia w zderzeniach wewnątrz akceleratorów cząstek. Próbujemy również wykryć te, które są wokół nas poprzez zidentyfikowanie ich bardzo rzadkich oddziaływań z regularną materią, co jest metodą zwaną „bezpośrednią detekcją”. Wreszcie, szukamy również efektów, jakie powinny one wywoływać, gdy gromadzą się wewnątrz dużych obiektów astrofizycznych; w tych środowiskach gęstość ciemnej materii jest wystarczająca, aby cząstki anihilowały i powinny one wytwarzać cząstki, które rzeczywiście możemy wykryć.

Grupa badaczy IFIC wykorzystuje tę ostatnią metodę do poszukiwania ciemnej materii w danych z teleskopu neutrin ANTARES. W najnowszym artykule opublikowanym w czasopiśmie Physics Letters B, naukowcy z grupy ANTARES/KM3NeT w IFIC przeprowadzili poszukiwania wysokoenergetycznych neutrin pochodzących z centrum Drogi Mlecznej… i nie znaleźli żadnego sygnału. Pozwoliło to na nałożenie bardzo ostrych ograniczeń na anihilację WIMP w centrum Galaktyki. Fakt, że ANTARES znajduje się na północnej półkuli Ziemi, a zatem może optymalnie obserwować niebieską półkulę południową, gdzie znajduje się centrum Galaktyki, sprawia, że jego wyniki są bardzo konkurencyjne, nawet lepsze niż wyniki jego znacznie większego partnera, teleskopu neutrin IceCube, który działa na biegunie południowym, a nawet lepsze – w reżimie bardzo ciężkich WIMP-ów – niż najnowocześniejsze granice wyznaczone przez detektory promieniowania gamma.

Ta praca, wraz z podobnymi poszukiwaniami na Słońcu, była głównym tematem pracy doktorskiej Christopha Tönnisa, pracownika naukowego Programu Santiago Grisolia Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esport de la Generalitat Valenciana, który był nadzorowany przez badaczy IFIC Juana José Hernándeza Reya i Juana de Dios Zornoza Gómeza.

.