Modulación anual en la señal del DAMA

Un estudio relativamente reciente - R. Bernabei et al., 0804.2741 (astro-ph) - resultado del experimento DAMA, proporciona pruebas de una modulación anual en las tasas de retroceso nuclear por colisiones. Esta modulación de la señal aparece de forma natural el flujos de partículas interestelares que llegan a la tierra y por ello se ha planteado como prueba de la existencia de un fondo galáctico de materia oscura no bariónica, la cual colisiona con los núcleos haciéndolos moverse un poquito. La señal, no obstante, no ha podido ser reproducida por ningún otro de los experimentos actuales según wikipedia.

Cómo surge esta modulación anual es algo que vamos a intentar entender en esta entrada, de forma muy breve e intuitiva. Primero, debemos volver a parte de los resultados de la entrada El movimiento del sistema solar, en la cual veíamos que el sistema solar se mueve en la galaxia hacia la constelación del Cisne localizada en AR = 20:62h, Dec =+42:00. Pues bien, si en la galaxia existe un fondo isótropo de partículas dentro del cual el sistema solar se mueve, el flujo sobre el sistema solar, en el plano de la eclíptica, estará por tanto proveniendo de AR ~ 20h más o menos.

La constelación del zodiaco correspondiente con AR ~ 20h es Sagitario. Cuando la tierra se encuentra en el signo zodiacal de Sagitario - en diciembre - el sol está tapando tal constelación. Es decir, la tierra se encuentra localizada en el mes de diciembre cuando el flujo de partículas de materia oscura proviene de detrás del sol. Que la componente del flujo en el plano de la eclíptica provenga de detrás del sol resulta curiosamente en un máximo en la detección, por el efecto focalizador que el sol ejerce:



Esta imagen es una toma instantánea de una animación de esta página. Vemos que precisamente cuando el flujo viene desde detrás del sol, éste ejerce un efecto focalizador del flujo sobre la tierra. Es por tanto por ello por lo que el máximo se producirá más o menos en diciembre, durante el signo zodiacal de Sagitario. Este tipo de efecto de modulación se da también para partículas del medio interestelar y es perféctamente conocido. El papel del experimento DAMA afirma haber encontrado un efecto idéntico en su señal en la búsqueda de WIMPs (con máximo en día dos de diciembre). Aparentemente otros experimentos no han podido verificar que tal modulación sea debida realmente a WIMPs y no otra causa no identificada, por lo que la relevancia de tal conclusión está en entredicho.