Forskere skitserer en ny tilgang til søgen efter mørkt stof gennem fremtidigt DUNE-forskningsprojekt

En forsker ved Colorado State University har udviklet en potentiel tilgang til at identificere og forstå mørkt stof ved hjælp af de snart-byggede gigantiske partikeldetektorer ved det internationale Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE).

En nyligt offentliggjort artikel i Physics Review Letters af adjunkt Joshua Berger og en partner ved University of Texas i Austin beskriver unikke signaler, der kunne frembringes, hvis en bestemt klasse af partikler interagerer med atomkerner. Specifikt leder de efter den store – efter partikelfysiske standarder – mængde energi, der frigives, når mørkt stof rammer en proton og ødelægger den.

Denne frigivelse af energi kunne være synlig med det sæt af storstilede, meget følsomme DUNE-detektorer, der er indstillet til at blive operationelle i 2028. Hvis deres tilgang kan hjælpe med at identificere disse interaktioner, vil resultaterne informere om karakteren af ​​mørkt stof – det som- endnu uopdaget manglende komponent i universet.

Berger sagde, at mørkt stof er et stof, der ser ud til at udgøre det meste af universets masse og energi. Selvom forskere endnu ikke har været i stand til at se dette stof eller dets interaktioner, ved de, at det eksisterer på grund af dets tyngdekraft, som ser ud til at være medvirkende til den måde, galakser dannes, organiseres og udvides på. Berger sagde, at han håber på, at detektorerne ved DUNE vil være i stand til at opfange beviser for mørkt stof på en måde, som ikke tidligere var mulig ved hjælp af hans teori.

"Alt, hvad vi ved om universets fysik, peger i retning af, at omkring 85 % af stoffet er mørkt. Men intet lys preller af det, så du kan ikke 'se' det, og ingen af ​​de kendte partikler ser ud til at udgøre dette stof. - intet er tilstrækkeligt mørkt," sagde Berger. "Vi vil gerne vide, hvad der gør dette mørke stof anderledes end det stof, der udgør dig, mig og alt, hvad vi kan se i universet. Vi taler om at opbygge en bedre forståelse af universets grundlæggende byggesten."

Mens Berger er interesseret i mørkt stof, skulle DUNE-eksperimentet hjælpe med at besvare mange andre afgjort enorme kosmiske spørgsmål.

Projektet drives af Energiministeriets Fermilab og søger primært at låse op for mysterierne om neutrinoer, som er til stede overalt. Når det er færdigt, vil anlægget spore udviklingen af ​​neutrinoer, der sendes fra Illinois gennem Jorden til et underjordisk detektionsanlæg i South Dakota omkring 800 miles væk.