Um dos maiores quebra-cabeças da física é que oitenta e cinco por cento da matéria em nosso universo é "escura":ela não interage com os fótons da força eletromagnética convencional e, portanto, é invisível aos nossos olhos e telescópios. Embora a composição e origem da matéria escura sejam um mistério, sabemos que existe porque os astrônomos observam sua atração gravitacional sobre a matéria visível comum, como estrelas e galáxias.

Algumas teorias sugerem que, além da gravidade, partículas de matéria escura podem interagir com a matéria visível por meio de uma nova força, que até agora escapou da detecção. Assim como a força eletromagnética é transportada pelo fóton, acredita-se que essa força escura seja transmitida por uma partícula chamada fóton "escuro", que se prevê que atue como um mediador entre a matéria visível e a escura.

"Para usar uma metáfora, um diálogo impossível entre duas pessoas que não falam a mesma língua (matéria visível e escura) pode ser ativado por um mediador (o fóton escuro), que entende uma língua e fala a outra, "explica Sergei Gninenko, porta-voz da colaboração NA64.

O experimento NA64 do CERN procura assinaturas dessa interação visível-escuro usando um conceito de física simples, mas poderoso:a conservação de energia. Um feixe de elétrons, cuja energia inicial é conhecida com muita precisão, visa um detector. As interações entre os elétrons que chegam e os núcleos atômicos no detector produzem fótons visíveis. A energia desses fótons é medida e deve ser equivalente à dos elétrons. Contudo, se os fótons escuros existem, eles escaparão do detector e carregarão uma grande fração da energia inicial do elétron.

Portanto, a assinatura do fóton escuro é um evento registrado no detector com uma grande quantidade de "energia perdida" que não pode ser atribuída a um processo envolvendo apenas partículas comuns, fornecendo assim uma forte indicação da existência do fóton escuro.

Se confirmado, a existência do fóton escuro representaria um grande avanço em nossa compreensão do antigo mistério da matéria escura.