در اعماق کوه آپنینی ایتالیا، یک دستگاه پیچیده به دنبال ماده تاریک است. دانشجوی فیزیک دانشگاه ماساچوست (University of Massachusetts) نقش عظیمی را در کشفیات اخیر آشکارساز دارکساید۵۰ (DarkSide50) ایفا کرده و درواقع از زمان شروع این پروژه بخشی از آن بوده است.
آندریا پوکار (Andrea Pocar)، استاد فیزیک، و دانشجویانش یک شبکه طراحی کردند که یکی از اجزای کلیدی دارکساید۵۰ است، این شبکه در سال۲۰۰۹ بهموجب یک ائتلاف بینالمللی ساخته شد و در رصدخانه ملی گران ساسو ایتالیا (Gran Sasso National Laboratory) قرار گرفت. دانشجویان مقطع کارشناسی مثل آرتور کورلج (Arthur Kurlej) و کیرستن رندل (Kirsten Randle) این دستگاه ظریف را طراحی، مونتاژ و در محل موردنظر جوش دادند.
درحالیکه ماده تاریک (Dark matter)، از اثرات گرانشیاش قابلشناسایی است، فیزیکدانان در شناسایی آن با دشواریهای بزرگی روبرو هستند زیرا بهندرت با ماده معمولی فعلوانفعال برقرار میکند. بنابراین، آنها باید راههای جدیدی برای کشف آن ابداع کنند. ابزار دارکساید۵۰ از آرگون (argon) مایع همراه با یک بستۀ کوچک از گاز آرگون بهعنوان هدفی برای جذب ذرات تشکیلدهنده ماده تاریک استفاده میکند.
آرگون مایع هدف ذرات ماده تاریک است، درحالیکه بستۀ گاز در تقویت سیگنالِ حاصل، یک نقش کلیدی ایفا میکند. هسته آرگون با حجم زیادی از مایع سنتیلاتور (scintillating) تمیز احاطهشده که از آن در برابر رادیواکتیویته محیطی که سیگنالهای ماده تاریک را تقلید میکند، محافظت میکند. فلش نوری که در زمان برخورد یکذره با هستۀ یک اتم آرگون تولید میشود میتواند نشانهای از این باشد که آنها در مسیر درستی قرار دارند.
روند کشف ماده تاریک بدین معناست که این ماده باید به یک متخصص مطلق در زمینۀ همهچیز تبدیل شوید. دانشجوی فارغالتحصیل، آلیسا مونته (Alissa Monte) به دنبال رویدادهایی است که در مرزهای آشکارساز رخ میدهند، یعنی درجایی که جمعآوری نور، کارایی کمتری دارد، در این حالت بار در آنجا گیر میافتد یا رویدادها همراه با اثرات لبه، انرژی خود را از دست میدهند. کار او در این مناطقِ کمتر ایده آل به محققان کمک میکند تا رفتار کل آشکارساز را درک کنند.
پوکار توضیح میدهد: «اگر بخواهیم ماده تاریک را ببینیم، اینیک سیگنال کامل جدید است. رادیواکتیویته در همهچیز وجود دارد. بنابراین، باید بدانید که این سیگنالها در آشکارساز، شبیه چه چیزی هستند و چگونه میتوانند بهعنوان ماده تاریک عمل کنند.»
پوکار ادامه داد: «اگر ببینیم یک رویداد دزدکی در حال حرکت است، آنگاه این رویداد ازلحاظ آماری موردتوجه قرار میگیرد و مجبوریم ادعا کنیم که این رویداد درواقع یک سیگنال است.» محققان اولین گزارش خود در مورد حساسیت بالای ابزار برای دستۀ خاصی از ماده تاریک را گزارش دادند. این گروه دادههایی را جمعآوری و اندازهگیری کردند که آنها حتی انتظارش را نداشتند.
پوکار افزود: «به نظر میرسد آزمایش ما برای شناسایی ماده تاریک حساستر از هر آزمایشی بود که در حال حاضر در دامنۀ معینی از جرم در حال اجراست.» این گروه اکنون درک دقیقی از نحوۀ پیدا کردن رویدادهای پسزمینهای توسط آشکارساز پیداکرده است. پوکار میگوید: «هیچکس حتی انتظاری از ما نداشت که چیزی دربارۀ ماده تاریک کمجم بگوییم و بهترین حساسیت را در دنیا ایجاد کنیم. اما ناگهان به یک بازیکن در این بازی تبدیل شدیم!»