Evidências astrofísicas sugerem que o universo contém uma grande quantidade de matéria escura não luminosa, mas nenhum sinal definitivo foi observado, apesar dos esforços combinados de muitos grupos experimentais. Uma exceção é a alegação longamente debatida pelo grupo DAMA de uma modulação anual nos eventos observados em seu detector usando material alvo de iodeto de sódio, como pode ser esperado das interações de matéria escura de partícula massiva de interação fraca (WIMP). O novo experimento COSINE-100, um detector subterrâneo de matéria escura no Laboratório Subterrâneo de Yangyang (Y2L) na Coréia está começando a explorar esta alegação usando o mesmo meio e agora tem os primeiros resultados que desafiam significativamente as interpretações feitas pelo DAMA que se mantêm por quase duas décadas. Y2L é operado pelo Centro de Física Subterrânea (CUP) do Instituto de Ciências Básicas (IBS) na Coréia.

O quebra-cabeça do sinal do DAMA, e suas inconsistências com os resultados de outros experimentos, resultaram em centenas de publicações. Muitos novos modelos para explicar a matéria escura foram propostos como resultado e a controvérsia permanece de grande interesse científico e público.

Um ponto crítico é que o COSINE-100 está investigando a suposta detecção de matéria escura do DAMA usando o mesmo material-alvo do DAMA e é o primeiro a liberar resultados significativos por esse meio. Em um artigo publicado na edição 7734 da revista Natureza , a colaboração descreve os resultados da primeira fase do trabalho, uma busca pelo sinal de matéria escura procurando um excesso de eventos sobre o fundo esperado. Este estudo indica que não existem tais eventos presentes nos dados, confirmando que o sinal de modulação anual do DAMA está em forte tensão com os resultados de outros experimentos sob a suposição do mais tradicional, chamado Modelo Halo Padrão para matéria escura em nossa galáxia, como mostrado na Fig. 1.

"O resultado desta pesquisa é significativo porque, pela primeira vez, temos detectores de cristal de iodeto de sódio consideráveis ​​com sensibilidade suficiente para observar a região do sinal DAMA. Há 20 anos, a alegação potencialmente significativa não foi reproduzida usando os mesmos cristais de forma independente, "disse o co-porta-voz da COSINE-100 e diretor associado da CUP, Hyun Su Lee. "Os resultados iniciais até mesmo descobrem uma boa parte da possível região de pesquisa de matéria escura desenhada pelo sinal DAMA. Em outras palavras, sobra pouco espaço para essa afirmação ser proveniente da interação da matéria escura, a menos que o modelo da matéria escura seja significativamente modificado. "

A colaboração COSINE-100 é composta por 50 cientistas da Coréia, os Estados Unidos (com a co-porta-voz Professora Reina Maruyama na Universidade de Yale), o Reino Unido, Brasil, e Indonésia. COSINE-100 começou a coleta de dados em 2016. O experimento utiliza oito cristais de iodeto de sódio dopados com tálio de baixo fundo dispostos em uma matriz 4 por 2, dando uma massa alvo total de 106 kg. Cada cristal é acoplado a dois fotossensores para medir a quantidade de energia depositada no cristal. Os conjuntos de cristal de iodeto de sódio são imersos em 2, 200 L de líquido emissor de luz, o que permite a identificação e subsequente redução de fundos radioativos observados pelos cristais. O cintilador líquido é cercado por cobre, liderar, e cintilador de plástico para reduzir a contribuição de fundo da radiação externa, bem como múons de raios cósmicos. O esquemático do detector é mostrado na Fig. 2.

"Até aqui, ainda não descobrimos as partículas de matéria escura nesta pesquisa, mas chegamos mais perto de testar a origem do sinal DAMA se é de interações de matéria escura ou algum efeito sistemático desconhecido, "disse Chang Hyon Ha, bolseiro de investigação do CUP.

Apesar da forte evidência de sua existência, a identidade da matéria escura permanece um mistério. Vários anos de dados serão necessários para confirmar ou refutar totalmente os resultados da modulação anual do DAMA. A compreensão teórica aprimorada e mais dados do detector COSINE atualizado (COSINE-200) ajudarão a compreender o mistério do sinal. Para ajudar a atingir esse objetivo, A CUP está atualmente construindo um novo local experimental em um local mais profundo e espaçoso, chamado Laboratório Yemi no Condado de Jeongseon. O COSINE-100 está atualmente coletando dados com melhoria contínua na compreensão do detector. Yeongduk Kim, Hyun Su Lee, Reina Maruyama, e Neil Spooner concebeu o experimento COSINE-100.