Hvilken slags teknologi kunne forskning med mørk materie føre til?

Under Black Hills i South Dakota, forskere ved Sanford Underground Research Facility bruger en enhed kaldet en Large Underground Xenon (LUX) detektor til at jage efter partikler af mørkt stof, det mystiske stof, der menes at stå for det meste af sagen i universet. Inde i den massive enhed, som indeholder en tredjedel af et ton flydende xenon inde i en titaniumbeholder, en række følsomme lysdetektorer venter på det øjeblik, hvor en partikel af mørkt stof vil kollidere med et xenonatom og udsende et lille lysglimt.

I håb om at fange det svage signal, LUX er placeret under et kilometer tykt lag sten, hvilket vil hjælpe med at beskytte det mod kosmiske stråler og anden stråling, der kan forstyrre signalet.

Indtil nu, LUX har endnu ikke fundet mørkt stof. Men med et nyt sæt kalibreringsteknikker, der forbedrer detektorens følsomhed, forskere håber snart endelig, spot mørkt stof. "Det er vigtigt, at vi fortsætter med at skubbe vores detektors kapacitet, "siger Brown University fysikprofessor Rick Gaitskell i en pressemeddelelse.

Mørk oprindelse

Hvis forskere endelig identificerer mørke stofpartikler, det bliver kulminationen på en søgning, der går tilbage til 1930'erne. Det var da en schweizisk astronom ved navn Fritz Zwicky bestemte, hvor hurtigt en fjern galaksehoben drejede, var en indikation på, at de indeholdt meget mere masse, end det observerbare lys fra dem foreslog.

Siden da, forskere har ledt efter mørkt stof og forsøgt at finde ud af, hvad det præcist er. I de senere år har forskere stolet på værktøjer lige fra Europas atom-smadrende Large Hadron Collider til NASA's kredsløb omkring Chandra X-ray Observatory.

Forudsat at forskere i sidste ende får styr på arten af ​​mørkt stof, et andet spørgsmål kan opstå:Er der en måde for mennesker at gøre brug af det? Er denne forskning bare for at hjælpe os med at forstå universet, eller er der anvendelige teknologier, vi kunne udvikle?

Praktiske applikationer

En mulighed, rejst i et papir fra 2009 af New York University-uddannede fysiker Jia Liu, kan bruge mørkt stof som energikilde til at drive rumfartøjer på ekstremt lange missioner.

Lius koncept er baseret på den endnu ikke verificerede antagelse om, at mørkt stof består af neutralinoer, partikler uden elektrisk ladning. Neutralinos er tilfældigvis også antipartikler, hvilket betyder, at når de støder sammen under de rigtige omstændigheder, de tilintetgør hinanden og omdanner hele deres masse til energi.

Hvis det viser sig at være sandt, et pund mørkt stof kunne producere næsten 5 milliarder gange energien som den tilsvarende mængde dynamit. Ja, milliarder med en "b". Det betyder, at en reaktor i mørkt stof ville have masser af oomph til at drive et raketskib gennem kosmos, og en stor nok kerne kunne fremskynde fartøjet ved tæt på lysets hastighed, ifølge Lius papir.

Nå stjernerne

Som en artikel fra New Scientist beskriver, Lius mørke stofmotor ville være meget anderledes end en konventionel raket. I det væsentlige, det ville være en kasse med en dør, der ville åbne sig i retning af raketens bevægelse for at øse mørkt stof op. Når mørkt stof går ind i kassen, døren lukker, og boksen krymper for at komprimere det mørke stof og øge udslettelseshastigheden. Når partiklerne er vendt til energi, døren åbner igen, og energien driver håndværket. Cyklussen ville blive gentaget gennem rumrejsen.

En fordel ved motoren med mørkt stof ville være, at et rumskib ikke behøvede at bære meget brændstof, fordi det kunne samles mere undervejs fra det rigelige mørke stof i dele af universet. Og jo hurtigere raketten bevæger sig, jo hurtigere vil det øse mørkt stof og accelerere.

Et raketskib på 100 ton (90,7 tons) kunne teoretisk nærme sig lysets hastighed inden for få dage. At, på tur, ville barbere den nødvendige tid til at rejse til Proxima Centauri, den nærmeste stjerne til vores solsystem, fra titusinder af år til måske fem.

Og ud over det, selvfølgelig, der er teknologier og opfindelser, der er ukendte og synes umulige - indtil vi indser, at de er mulige.

En mulighed overvejet af fysikere er, at det konventionelle univers kunne have en usynlig dobbeltganger lavet af mørkt stof, som består af spejlversioner af de subatomære partikler, der vides at eksistere; spejl mørkt stof ville have alle de samme egenskaber som almindeligt stof, men ville kun interagere svagt med det.