1998, forskare upptäckte att universums expansion accelererar. Fysiker vet inte hur eller varför universum accelererar utåt, men de gav den mystiska kraften bakom detta fenomen ett namn:mörk energi.

Forskare vet mycket om effekterna av mörk energi, men de vet inte vad det är. Kosmologer uppskattar att 68 procent av universums totala energi måste vara gjorda av sakerna. Ett sätt att få ett bättre grepp om mörk energi och dess effekter är att skapa detaljerade kartor över universum, planerar dess expansion. Forskare, ingenjörer och tekniker bygger för närvarande det mörka energispektroskopiska instrumentet, eller DESI, att göra just det.

DESI hjälper till att skapa den största 3D-kartan över galaxer hittills, en som kommer att sträcka sig över en tredjedel av hela himlen, sträcka 11 miljarder ljusår tillbaka och registrera cirka 35 miljoner galaxer och kvasarer.

Det kommer att mäta spektra av ljus som kommer från galaxer för att bestämma deras avstånd från jorden. Andra undersökningar har skapat kartor som lokaliserar galaxernas sidopositioner på himlen, men forskare som använder DESI kommer att kunna göra mer exakta mätningar av deras avstånd från oss, skapa högupplöst, 3D-kartor.

DESI installeras för närvarande vid Mayall 4-meters teleskop vid Kitt Peak National Observatory i Tucson, Arizona. När installationen är klar, den kommer att pågå i fem år.

DESI -projektet hanteras vid U.S. Department of Energy's Lawrence Berkley National Laboratory (Berkeley Lab) i Kalifornien, och US DOE:s Fermilab bidrar till den ambitiösa insatsen med specialsystem för insamling och analys av det galaktiska ljuset.

"Samarbetet för att bygga DESI är ett exempel på hur vetenskap drar nytta av expertis från flera institutioner mot ett gemensamt mål, en som mänskligheten alltid går mot:att förstå det grundläggande i vårt universum, "sa Berkeley Labs Michael Levi, DESI -projektledare.

En av de största bitarna Fermilab bidrar med är DESI -korrigeringsfatet. Fermilab -medarbetare utformade, byggde och testade pipan, som är ungefär lika stor som en telefonkiosk. Det spelar en avgörande roll:att hålla DESI:s sex jättelinser i perfekt anpassning. För att säkerställa exakt precision, fatet är utformat så att linserna placeras exakt inom människohårets bredd. Samarbetspartners vid University College London avslutade nyligen installationen av linserna i fatet, och hela ensemblen kommer snart att lyftas upp på teleskopet.

"Fatet måste vara extremt exakt, "sa Gaston Gutierrez, Fermilab -forskare som hanterar konstruktionen av korrigeringsfat. "Om det finns någon feljustering av linserna, felet kommer att förstoras starkt, och bilderna blir suddiga. "

Fermilab konstruerade och byggde också stora strukturer som stödjer en bur som omger tunnan. Dessa levererades till Mayall i april, och deras installation har börjat.

För att omvandla ljuset från galaxer till digital information för analys, DESI kommer att använda högteknologiska versioner av de välbekanta komponenterna i typiska handhållna kameror-laddningskopplade enheter, eller CCD. Fermilab packade och testade dessa känsliga enheter innan de levererades till Tucson.

Jobbet med att samla det galaktiska ljuset tillhör DESI:s 5, 000 fiberoptiska kablar, vilket hjälper till att spela in spektra för varje galax. I ungefär 20 minuter, var och en av fibrerna kommer att sikta på en enda galax och registrera dess spektrum. Då kommer teleskopet att flytta till en ny position på himlen, och alla 5, 000 fibrer kommer att flyttas till nya galaxer. Fermilab utvecklar programvaran som berättar för instrumentet vart i himlen man ska rikta dessa fibrer. Utan denna automatisering, DESI skulle inte kunna mäta de miljoner objekt den planerar att studera.

För att helt förstå spektra som DESI kommer att samla, forskare måste behålla detaljerad information om instrumentet och teleskopstatus. Förutom DESI -fatet, Fermilab skapar en elektronisk loggbok och en databas för att lagra instrumentstyrningens driftdata. Dessa kommer att användas för att hålla reda på informationen om de system som krävs för att driva DESI, till exempel hur man läser CCD:erna, rikta teleskopet och se till att apparaten för inspelning av spektra fungerar korrekt.

DESI:s föregångare, kallad Dark Energy Camera (DECam), är för närvarande monterad på Chiles Victor Blanco -teleskop, systerteleskopet till Mayall. Under 2012, forskare och tekniker slutförde DECams konstruktion för användning i den femåriga Dark Energy Survey, värd av Fermilab. Samma forskare som designade DECam tar med sig sin expertis och kunskap till DESI.

Dark Energy Survey och DECam fungerar som steg för DESI. DESI -projektet kommer att förbättra vår förståelse av mörk energis natur genom att använda Dark Energy Survey:s resultat som baslinje. DECams data kommer också att hjälpa DESI att hitta galaxerna så att den senare kan ta mer exakta spektrumätningar för att bestämma galaxens röda förskjutning:Ju längre bort en galax är från oss, ju mer dess ljus sträcks och förskjuts i riktningen mot rödare (längre) våglängder, genom universums expansion.

"För Dark Energy Survey, vi tar bara bilder, men för DESI riktar vi fibrer mot galaxer och mäter spektra, "sa Fermilabs Brenna Flaugher, projektledare för DES och en av de ledande forskarna för DESI. "Så, det är typ av nästa upplösningsnivå i rödförskjutning. "

DESI:s sista bitar är planerade att installeras i april 2019, med första ljuset planerat för maj samma år.

"DESI hjälper oss att förstå den mörka energins natur, "Flaugher sa." Och det kommer att leda till en bättre förståelse av utvecklingen av vårt universum. "