Sedan 1970-talet, astronomer och fysiker har samlat bevis för närvaron i universum av mörk materia:en mystisk substans som manifesterar sig genom sin gravitationskraft. Dock, trots mycket ansträngning, ingen av de nya partiklarna som föreslagits för att förklara mörk materia har upptäckts. I en recension som publicerades i Natur Denna vecka, fysikerna Gianfranco Bertone (UvA) och Tim Tait (UvA och UC Irvine) hävdar att det är dags att bredda och diversifiera den experimentella ansträngningen, och att införliva astronomiska undersökningar och gravitationsvågobservationer i jakten på mörk materias natur.

Under de senaste tre decennierna, sökandet efter mörk materia har mest fokuserat på en klass av partikelkandidater som kallas svagt interagerande massiva partiklar (eller WIMPs). WIMPs framstod under lång tid som en perfekt kandidat för mörk materia eftersom de skulle produceras i rätt mängd i det tidiga universum för att förklara mörk materia, samtidigt som de kan lindra några av de mest grundläggande problemen i elementarpartiklarnas fysik, såsom den stora diskrepansen mellan energiskalan för svaga interaktioner och den för gravitationsinteraktioner.

Ingen sten ovänd

Även om en sådan naturlig lösning låter som en mycket bra idé, ingen av de många experimentella strategier som utförts för att söka efter WIMPs har hittat övertygande bevis för deras existens. I deras tidning, Bertone och Tait hävdar att det därför är dags att gå in i en ny era i sökandet efter mörk materia – en era där fysiker breddar och diversifierar de experimentella ansträngningarna, lämnar som de säger "ingen sten lämnas ovänd".

Det som gör den aktuella tiden mogen för en sådan utökad sökning är att flera sökmetoder för en sådan bredare sökning redan finns eller håller på att slutföras. Bertone och Tait pekar särskilt på astronomiska undersökningar, där små effekter i form av galaxer, av den mörka materiens glorier runt dem, och av det gravitationsböjda ljuset som kommer runt dem, kan observeras för att lära dig mer om den potentiella naturen hos mörk materia. Dessutom, de nämner den nya metoden att observera gravitationsvågor, framgångsrikt genomfört för första gången 2016, som ett mycket användbart verktyg för att studera svarta hål – antingen som kandidater för mörk materia själva, eller som objekt med en fördelning av andra mörk materiekandidater runt sig. Att kombinera dessa moderna metoder med traditionella sökningar i partikelacceleratorer borde ge sökandet efter mörk materia ett stort uppsving inom en snar framtid.