Weakly interacting massive particles
直接検出とは、暗黒物質が地球実験室の検出器を通過する際のWIMPと核の衝突の影響を観測することである。ほとんどのWIMPモデルは、間接的な検出実験を成功させるには、十分な数のWIMPを大きな天体に取り込む必要があることを示しているが、これらのモデルが正しくない、もしくは暗黒物質現象の一部しか説明していない可能性がある。したがって、コールドダークマターの存在の間接的な証拠を提供することに専念する複数の実験があっても、WIMPの理論を固めるために直接検出測定も必要である。
太陽や地球に遭遇するほとんどのWIMPは何の影響もなく通過すると予想されるが、十分に大きな検出器を通過する多数の暗黒物質WIMPは、観測するのに十分な頻度(少なくとも1年に数回程度)で相互作用することが期待される。 WIMPを検出する現在の試みの一般的な戦略は、大容量にスケールアップできる非常に感度の高いシステムを見つけることである。これは、ニュートリノの発見と(今では)日常的な検出の歴史から学んだ教訓に続くものである。
極低温結晶検出器–スーダン鉱山の極低温暗黒物質探索(CDMS)検出器で使用される技術は、複数の非常に冷たいゲルマニウムおよびシリコン結晶に依存している。結晶(それぞれホッケーパックのサイズ程度)は約50mKに冷却される。表面の金属(アルミニウムとタングステン)の層は、結晶を通過するWIMPを検出するために使用される。この設計は、WIMPによって「キック」される原子によって生成される結晶格子の振動を検出することを目的としている。タングステン遷移エッジセンサー(TES)は臨界温度に保たれているため、超電導状態になっている。大きな結晶の振動は金属に熱を発生させ、これは抵抗の変化によって検出可能である。 CRESST 、 CoGeNT 、およびEDELWEISSは、同様のセットアップを実行する。
希ガスシンチレータ– WIMPによって「ノックされた」原子を検出する別の方法は、シンチレーション材料を使用することである。これにより、光パルスが移動する原子によって生成され、多くの場合PMTで検出される。 SNOLABでのDEAPやLNGSでのDarkSideなどの実験では、高感度のWIMP検索のために非常に大きなターゲット質量の液体アルゴンを使用する。 ZEPLINとXENONは、キセノンを使用してより高い感度でWIMPを除外し、3.5トンの液体キセノンを使用するXENON1T検出器によってこれまでで最も厳しい制限が提供された。