Det tar cirka en halvtimme att komma till Stawell Underground Physics Laboratory. Trettio minuter låter kanske inte som en lång tid, men det är en halvtimme som spenderas på att störta nedåt i en lastbil när den vrider sig och vänder sig djupare in i de kolsvarta tunnlarna i Stawells guldgruva.

Professor Elisabetta Barberio är oberörd. Fysikern vid University of Melbourne och direktören för Center of Excellence for Dark Matter Particle Physics har gjort resan under en kilometer sten många gånger.

"Det blir varmare och fuktigare", säger hon, medan lastbilens strålkastare lyser upp en annan ren vägg av sten som kröker sig in i mörkret, "men labbet har luftkonditionering."

Stawell Underground Physics Laboratory (SUPL) är det enda underjordiska fysiklabbet på södra halvklotet och dess syfte är att svara på en av de grundläggande frågorna om vårt universum – existerar mörk materia?

För tillfället, trots årtionden av forskning, är förekomsten av mörk materia partiklar teoretisk – men hur vårt universum beter sig säger oss att något måste finnas där.

Faktum är att utan det kanske universum som vi känner det inte existerar alls.

Enligt professor Barberio kan vi egentligen bara observera cirka fem procent av hela universum; resten är delvis gjord av mörk materia – osynliga fundamentala partiklar som utgör majoriteten av materia, har ingen elektrisk laddning, producerar inte ljus och interagerar inte särskilt mycket med allt vi kan se.

"Oavsett var vi är på jorden - under eller ovan jord - har vi tusentals, om inte miljoner, av mörk materia partiklar som passerar genom oss och de gör ingenting med oss. För dessa partiklar är vi transparenta", säger professorn Barberio.

Men varför ligger labbet på botten av en guldgruva?

"Mörk materia forskning måste ske så här djupt under jorden för att skära bort det kosmiska "bruset" och strålningen. Kosmiska strålar absorberas av sten, så om du går tillräckligt djupt kan du minska dessa till nästan noll, säger professor Barberio.

Italienska forskare som arbetar med DAMA/LIBRA-projektet hävdar att de har upptäckt mörk materia i Gran Sassos underjordiska laboratorium som ligger inne i ett berg, men signalen de upptäckt fluktuerar under året, i linje med jordens årstider.

"När jorden roterar runt solen blåser mörk materia partiklar mot oss av motvind eller medvind. Om det är motvind finns det mer mörk materia - om det är medvind är det mindre", säger professor Barberio.

Och det är därför det finns SUPL-labbet på södra halvklotet, där de italienska testerna kan replikeras och alla säsongsvariationer kan uteslutas.

Labbet i sig ser lite ut som en Bondskurks underjordiska lya. Professor Barberio håller med.

"Allt är en del av min hemliga plan att ta över världen." Hon drar inte riktigt bort det onda skrattet.

Det stora experimentet som går in i det underjordiska labbet är känt som Sodium Jodide with Active Background Rejection Experiment South (eller kort sagt SABRE South).

Enheten som används för att upptäcka mörk materia kommer att ta upp nästan en tredjedel av det helt sterila labbet som är 33 meter långt och 10 meter brett med 14 meter högt i tak.

Den kommer att använda sju ultrarena natriumjodidkristaller inrymda i cylindrar och inslagna i koppar, med två mycket känsliga instrument, så kallade fotomultiplikatorer, i vardera änden.

Dessa sju kristaller – som odlas i USA och Kina – inryms sedan i en strålningsskyddad tank fylld med cirka 12 ton av en vätska som kallas bensen.

"Om partiklarna av mörk materia interagerar med kristallen, producerar det en ljusblixt som kommer att plockas upp av fotomultiplikatorerna", säger professor Barberio.

"Många experiment har försökt med många olika grundämnen, men det var DAMA/LIBRA-experimentet i Italien med natriumjodidkristall som producerade detta ljus från vad vi tror är interaktioner med mörk materia."

• 
• 

Och det är egenskaperna hos natriumjodiden som gör den så känslig.

"Mörk materia interagerar med kristallens kärna, så kärnans massa är viktig. Beroende på massan av mörk materia kommer olika material att ha olika känslighet.

"Så, om den mörka materian är en stor massa, kommer en kärna med en stor massa att vara känsligare."

Vid det här laget lägger professor Barberio märke till mitt tomma ansikte.

"Tänk på en biljardboll. Om du har en stor biljardboll och mörk materia är en mycket mindre biljardboll, kommer du inte att kunna flytta den stora bollen - så du kommer inte att producera en signal. Men om din mörka materia biljardbollen är enorm, den kommer bara att krossa allt.

"Du måste ha två biljardbollar - eller kärnor - som är lika stora, då får du en tydlig signal."

SABRE kommer att samla in data för de närmaste tre åren eller så. För sammanhanget har Italiens DAMA/LIBRA-projekt samlat in data i mer än tjugo år.

"Det är ett svårt experiment att reproducera, det är så känsligt.

"Vi behöver bara kunna säga "ja" eller "nej" till om vi har sett samma signal som Italien, så det tar inte lika lång tid.

"Men om det är ja - herregud."

Det finns nu fem andra experiment som försöker verifiera resultaten av den italienska forskningen - i Spanien, Korea, Japan, Österrike och USA. Vilket gör att det känns som lite av ett lopp för att bevisa existensen av mörk materia.

Men med den enda mörkmateriedetektorn på södra halvklotet, forskargruppen vid Stawell består av forskare från Swinburne University of Technology, Adelaide University, Australian National University, University of Sydney och Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO) , såväl som University of Melbourne — är i lådan för att göra århundradets stora upptäckt.

Professor Barberio ser upprörd ut när jag säger detta och skrattar sedan.

"Inte bara detta århundrade - det kommer att vara en av de största upptäckterna någonsin - att ta reda på vad universum är gjort av." + Utforska vidare

Hitta mörk materia i mörkret