Nye hint om den mørke materien

Kun rundt 5 prosent av universet består av vanlig materie, som er det stjerner og planeter er laget av. Resten er mørk materie og mørk energi.

Den mørke materien holder galaksene og universets store strukturer på plass, og den mørke energien gjør at universet utvider seg med høy hastighet.

Men siden den mørke materie og den mørke energien verken sender ut lys eller reflekterer lys, kan de ikke sees på vanlig måte.

De kan likevel detekteres gjennom sin påvirkning av tyngdekraften og ved at de bøyer lys og annen stråling.

Eksperimenter i rommet

Flere eksperimenter på jorda og i rommet prøver å finne ut mer om den mørk materien og nå begynner forskerne å få glimt av dens egenskaper.

Partikkeldetektoren AMS-02 (øverst midt på bildet) sitter på utsiden av romstasjonen og måler blant annet mørk materie. Foto: NASA/AMS-02 Collaboration

Romteleskopet Planck har observert strålingen fra det aller tidligste universet. Beregningene fra Planck viser at universet består av rundt 26,8 prosent mørk materie og hele 68,3 prosent mørk energi. Bare 4,9 prosent er vanlige materie.

Partikkeldetektoren AMS-02 sitter på utsiden den internasjonale romstasjonen og fanger inn kosmisk stråling ved hjelp av et sterkt magnetfelt og måler disse med superfølsomme instrumenter.

AMS-02 har registrert over 400 000 positroner, antimaterie-tvillingen til elektroner. Disse kan stamme fra mørk materie.

Forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk er med på arbeidet med både Planck og AMS-02.

Du kan lese mer om disse eksperimentene her: Planck gir ny viten om universet, Partikkeldetektor i rommet skal løse universets mysterier

Mørk materie og WIMP

En annen måte å detektere mørk materie på er å måle elementærpartiklene fra kosmisk stråling som trenger dypt ned i bakken.

Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) er et slikt forsøk. Det finner sted i gruven Soudan i Minnesota i USA. Her holdes en detektor av germanium og silikon avkjølt til nær det absolutte nullpunktet på minus 273,15 grader Celsius.

Når en partikkel av mørk materie treffer dette ekstremt nedkjølte materialet, oppstår det en elektrisk ladning og varme som forskerne kan måle.

Tre ganger har eksperimentet registrert en såkalt svakt interagerende massiv partikkel, eller WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) med en masse på 8 giga-elektronvolt.

De tre hendelsene har en energisignatur som likner hverandre, noe som tyder på at det er en virkelig hendelse og ikke bare statistiske variasjoner i jordas bakgrunnsstråling.

Jakten på mørk materie på jorda

Beregningene viser at det er 99,81 prosents sannsynlighet for at endringene i stråling skyldes en WIMP og ikke bare statistisk variasjon.

Partikkeleksperimentet CoGeNT fanger opp kosmisk stråling dypt under bakken for å finne mer ut om den mørke materien. Foto: PNNL

Men kravet for å kunne erklære hendelsene som oppdagelse av eller bevis for den mørke materiens egenskaper er mye høyere, så forskerne nøyer seg med å si at dette er en oppdagelse som må studeres nærmere.

WIMP-partikkelens masse på 8 giga-elektronvolt er lik resultatene til et eksperiment kalt CoGeNT som utføres i USAs Department of Energys Pacific Northwest National Laboratory, men forskjellig fra de innledende resultatene til det internasjonale eksperimentet XENON Dark Matter Project som foregår i Italia.

Bildene kan brukes fritt om de blir kreditert.