Under Black Hills i South Dakota, forskare vid Sanford Underground Research Facility använder en enhet som kallas en Large Underground Xenon (LUX) detektor för att jaga partiklar av mörk materia, den mystiska substans som antas stå för det mesta i universum. Inuti den massiva enheten, som innehåller en tredjedel av ton flytande xenon inuti ett titankärl, en rad känsliga ljusdetektorer väntar på det ögonblick då en partikel av mörk materia kommer att kollidera med en xenonatom och avge en liten ljusblixt.

I hopp om att fånga den svaga signalen, LUX har placerats under ett milstjockt lager av sten, vilket hjälper till att skydda den från kosmiska strålar och annan strålning som kan störa signalen.

Än så länge, LUX har ännu inte upptäckt mörk materia. Men med en ny uppsättning kalibreringstekniker som förbättrar detektorns känslighet, forskare hoppas snart till sist, upptäcka mörk materia. "Det är viktigt att vi fortsätter att öka vår detektors kapacitet, "säger Brown University fysikprofessor Rick Gaitskell i ett pressmeddelande.

Dark Origins

Om forskare äntligen identifierar partiklar av mörk materia, det blir kulmen på en sökning som går tillbaka till 1930 -talet. Det var då en schweizisk astronom vid namn Fritz Zwicky bestämde med vilken hastighet ett avlägset galaxkluster kretsade var en indikation på att de innehöll mycket mer massa än det observerbara ljuset från dem föreslog.

Sedan dess, forskare har sökt efter mörk materia och försökt ta reda på vad det exakt är. Under de senaste åren har forskare förlitat sig på verktyg som sträcker sig från Europas atomkrossande Large Hadron Collider till NASA:s kretsande Chandra röntgenobservatorium.

Om vi ​​antar att forskare så småningom tar tag i den mörka materiens natur, en annan fråga kan uppstå:Finns det ett sätt för människor att använda den? Är denna forskning bara för att hjälpa oss att förstå universum, eller finns det tillämplig teknik vi kan utveckla?

Praktiska tillämpningar

En möjlighet, togs upp i en uppsats från 2009 av fysikern Jia Liu från New York University, kan använda mörk materia som energikälla för att driva rymdfarkoster på extremt långa uppdrag.

Lius koncept bygger på det ännu inte verifierade antagandet att mörk materia består av neutralinos, partiklar utan elektrisk laddning. Neutralinos råkar också vara antipartiklar, vilket innebär att när de krockar under rätt omständigheter, de förintar varandra och omvandlar hela sin massa till energi.

Om det visar sig vara sant, ett kilo mörk materia kan producera nästan 5 miljarder gånger energin som motsvarande mängd dynamit. Ja, miljarder med ett "b". Det betyder att en reaktor av mörk materia skulle ha gott om oomph för att driva ett raketskepp genom kosmos, och en tillräckligt stor kärna kan påskynda fartyget nära ljusets hastighet, enligt Lius tidning.

Att nå stjärnorna

Som en artikel från New Scientist beskriver, Lius motor för mörk materia skulle skilja sig mycket från en vanlig raket. Väsentligen, det skulle vara en låda med en dörr som skulle öppna sig i riktningen mot raketens rörelse för att ta upp mörk materia. När mörk materia går in i lådan, dörren stängs, och lådan krymper för att komprimera den mörka materien och öka förintelsehastigheten. När partiklarna förvandlas till energi, dörren öppnas igen, och energin driver hantverket. Cykeln skulle upprepas under rymdresan.

En fördel med den mörka materiens motor skulle vara att ett rymdskepp inte skulle behöva bära mycket bränsle, eftersom det kunde samlas mer längs vägen från den rikliga mörka materien i delar av universum. Och ju snabbare raketen färdas, desto snabbare kommer det att ta upp mörk materia och accelerera.

Ett 100 ton (90,7 ton) raketfartyg skulle teoretiskt kunna närma sig ljusets hastighet inom några dagar. Den där, i tur och ordning, skulle raka den tid som behövs för att resa till Proxima Centauri, närmaste stjärna till vårt solsystem, från tiotusentals år till kanske fem.

Och bortom det, självklart, det finns tekniker och uppfinningar som är okända och verkar omöjliga - tills vi inser att de är möjliga.

En möjlighet som fysiker överväger är att det konventionella universum kan ha en osynlig dubbelgångare gjord av mörk materia, som består av spegelversioner av de subatomära partiklarna som man vet existerar; spegel mörk materia skulle ha samma egenskaper som vanlig materia, men skulle interagera med det bara svagt.