Förstå mörk materia på 6 minuter

Mörk materia är universums stora gåta. Efter 100 års sökande har forskarna fortfarande inte sett materian – trots att de kan mäta upp dess existens. Vi tar med dig bakom universums dolda fenomen.

Mörk materia är universums stora gåta. Efter 100 års sökande har forskarna fortfarande inte sett materian – trots att de kan mäta upp dess existens. Vi tar med dig bakom universums dolda fenomen.

Shutterstock

Universum består inte enbart av stjärnor, planeter och galaxer. Det innehåller också en mystisk medspelare – mörk materia.

Mystiken består i att vi vet att mörk materia finns – det kan vi mäta – men vi vet fortfarande inte vad den består av eftersom ingen har sett den.

Forskare har ihärdigt letat efter svaret i nästan 100 år – hittills utan resultat.

© M. Montes (University of New South Wales, Sydney, Australia)/ESA/NASA

Mörk materia i siffror

Astronomerna är i full färd med att undersöka mörk materia, vars totala massa väger så lite som ett enda nanogram.

Utforskningen

2012 bevisade den gigantiska partikelacceleratorn Large Hadron Collider (LHC) förekomsten av elementarpartikeln higgsboson, som före upptäckten enbart var en matematisk teori.

Nu planerar det europeiska laboratoriet för kärn- och partikelfysik, CERN, att utveckla en ny – och betydligt större – partikelaccelerator vid namn Future Circular Collider (FCC) som ska bevisa förekomsten av mörk materia.

Den nya acceleratorn kommer att ha en omkrets på 100 kilometer (jämfört med LHC:s omkrets på 27 kilometer).

Syftet med den gigantiska FCC är att krossa protoner med sju gånger större kraft än LHC.

En 100 kilometer lång tunnel ska frambringa mörk materia genom att få två protoner att kollidera.

© A. Pantelia/cern

Enligt den preliminära teorin är beståndsdelarna i mörk materia supertunga partiklar och det krävs enorm kraft för att krocka och skapa de kollisioner som förhoppningsvis kan ge vetenskapens värld en glimt av den mystiska mörka materian.

Hittills är planen att Future Circular Collider ska vara klar år 2035 – till en kostnad av 278 miljarder kronor.

Milstolpar

1933 föddes den första teorin om mörk materia. Sedan dess har teleskop och partikeldektorer bland annat avslöjat många hemligheter om det fysiska fenomenet.

1933: Galaxhop föder teorin om mörkt materia

Astrofysikern Fritz Zwicky upptäcker att de synliga objektens massa i galaxhopen Coma inte borde hålla ihop dem. De måste påverkas av något annat.

© L. Jenkins (GSFC)/JPL-Caltech/NASA

1978: Mörk materia påverkar spiralgalaxer

Två amerikanska astronomer observerar att spiralgalaxerna inte följer Keplers lag om rotation och bekräftar idén om "mörk materia".

© ESA/Hubble

2006: Galaxkollision bevisar mörk materia

När teleskopet Chandra tar bilder av den kolliderande galaxhopen Bullet Cluster får vi tydliga bevis för att mörk materia dominerar hopens gravitationsfält.

2008: Hubble kastar ljus över mörk materia

Rymdteleskopet Hubble hittar ett nytt bevis för mörk materia då observationer visar att ljuset från galaxen Abell 2218 avböjs av den mörka materian.

© NASA

2012: Avböjt ljus avslöjar mörk materia

Kanadensiska forskare undersöker mörk materias gravitationseffekt på galaxer och presenterar den hittills mest omfattande kartläggningen av fenomenet.

© M. Postman (STScI) and the CLASH Team/ESA/NASA

2013: Mörk materia kanske mäts på rymdstation

En teori om mörk materia säger att partiklar som kallas positroner uppstår när mörk materia kolliderar. 2013 uppmäts 400 000 positroner på ISS.

© NASA

2019: Partikeldetektorer utesluter kandidater

Partikeldetektorn ABRACADABRA stryker den hypotetiska elementarpartikeln axion från listan över möjliga kandidater till mörk materia.

© MIT

Framtiden

Forskare letar efter mörk materia under jorden

En av de rådande teorierna om mörk materia är att den består av tunga partiklar som kallas weakly interacting massive particles – så kallade WIMPs.

Tidigare har forskarna försökt påvisa existensen av WIMPs , men det har de aldrig lyckats med. Det ska tre partikeldetektorer snart råda bot på.

Tre mycket finkänsliga partikeldetektorer placerade flera kilometer under jordens yta i USA, Kanada och Kina ska bevisa existensen av mörk materia genom att söka efter de teoretiska, otroligt små och minimalt interagerande partiklar.

© PandaX/Shanghai Jiao Tong University

Kinesiskt underjordsslaboratorium använder ädelgas i jakten på WIMPS

I Sichuan, Kina, finns världens djupaste underjordiska laboratorium där forskare i projektet PandaX på olika sätt försöker avslöja mörk materia.

2020 kommer en ny detektor vid namn PandaX-xT att söka efter WIMPs med hjälp av ädelgasen xenon, eftersom partiklarna förväntas interagera med ädelgasens atomkärnor.

© Nick Hubbard/Sanford Underground Research Facility

Mörk materia ska hittas i guldgruva

Djupt under marken i en gammal guldgruva i South Dakota, USA, ska världens mest känsliga partikeldetektor, LUX-ZEPLIN, hitta dessa så kallade WIMPs.

Detektorn kyls ned till minus 100 grader och fylls med flytande xenon. När gasen reagerar med WIMPs avger detektorn ett ljussken.

© SLAC/Fermilab

Vibrationer ska avslöja universums byggstenar

Den kanadensiska partikeldetektorn SuperCDMS ska år 2020 mäta vibrationer från WIMPs när partiklarna kolliderar med atomkärnor i germaniumkristaller som kylts ned till -273 grader.