Materia intunecata este un tip de materie care interactioneaza foarte foarte putin cu materia obisnuita prin fortele electromagnetica, slaba si tare, fiind astfel „invizibila“ pentru materia obisnuita, prin care poate trece interactionand foarte foarte putin. Asadar, materia neagra, sau materia intunecata, ar trebui sa fie numita nu neagra, ci invizibila. Aceasta materie interactioneaza insa gravitational cu materia obisnuita. Asa a si fost identificata in mod indirect. Pentru ca stelele nu se miscau in galaxii, iar galaxiile nu se miscau in roiuri de galaxii asa cum trebuia dupa legea gravitationala a lui Newton si materia data de masele stelelor, care mase puteau fi determinate indirect din cata lumina emitea o stea. S-a dedus astfel ca mai exista o noua forma de materie, care contribuite gravitational.

Materia intunecata si in mod direct in experimente, caci tot ce am spus mai sus sunt informatii importante, dar indirecte. Exista doua feluri de experimente in care o putem cauta.

In primul tip de experimente, se cauta materia neagra care exista deja in spatiul cosmic si care trece prin Pamant „ca prin branza“. In mine adanci, detectoare de particule incearca sa detecteze semnalul foarte putin al acestei materii care este totusi nu chiar invizibila de tot, ci foarte foarte foarte putin vizibila. Deocamdata, aceste experimente nu au descoperit particule de materie intunecata, dar au pus limite tot si tot mai stringente asupra a cat de des interactioneaza materia neagra cu materia obisnuita. Adica cu fiecare experiment care este imbunatatit, aflam ca daca materia intunecata exista, ea interactioneaza mai rar cu materia obisnuita decat credeam inainte. Intr-un final, experimentele vor fi suficient de precise cat chiar sa poata vedea aceasta materie intunecata, sau sa ne arate ca de fapt ea nu exista.

In al doilea tip de experiment, se produce materia intunecata in laborator. Este vorba de acceleratorul Large Hadron Collider de la laboratorul CERN de la Geneva. Exista diferite modele teoretice care contin teoria actuala, Modelul Standard, ca pe un caz particular. Cel mai faimos din ele este teoria supersimetriei. Intre alte avantaje teoretice, aceasta teorie prezice existenta unor clase de particule elementare, ingrediente fundamentale ale Universului, care ar fi particulele de materie intunecata. Fizicienii de la experimentele ATLAS si CMS analizeaza datele de la accelerator pentru a vedea daca nu se observa astfel de evenimente.

Stirea de astazi este de la experimentul ATLAS, care a obtinut cel mai preciz rezultat din lume in cautarea materiei intunecate, atat de la acceleratoare de particule, cat si din mine. Materia neagra nu s-a vazut, dar daca exista, interactioneaza si mai rar cu materia obisnuita decat se credea inainte. Acest rezultat nu doar ca a fost publicat in prestigioasa revista Physical Review Letters (PRL), dar a si fost ales sa fie prezentat in sumar, in cuvinte simple, in editorialul revistei, poate fi citit aici.

O nuanta mai departe, putem spune ca materia neagra poate interactiona cu materia obisnuita intr-un mod dependent, sau independent de spinul particulelor. Spinul este o proprietate cuantica care este echivalentul a invartirii particulei in jurul axei sale. Numai ca particula, fiind punctiforma, nu are o axa. Este un concept contraintuitiv, dar valabil in lumea subatomica. Experimentul de mai sus este cel mai precis in cazul interactiilor care depind de spin, iar experimentele din mine sunt inca cele mai precise din lume pentru interactiile care nu depind de spin.