En forskare vid Colorado State University har utvecklat en potentiell metod för att identifiera och förstå mörk materia med hjälp av de snart byggda gigantiska partikeldetektorerna vid det internationella Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE).

En nypublicerad artikel i Physics Review Letters av biträdande professor Joshua Berger och en partner vid University of Texas i Austin beskriver unika signaler som skulle kunna produceras om en viss klass av partiklar interagerar med atomkärnor. Specifikt letar de efter den stora mängden energi – enligt partikelfysikstandard – som frigörs när mörk materia träffar en proton och förstör den.

Det frisläppandet av energi skulle kunna vara synligt med uppsättningen storskaliga, mycket känsliga DUNE-detektorer som är inställda på att sätta igång 2028. Om deras tillvägagångssätt kan hjälpa till att identifiera dessa interaktioner, skulle fynden informera om naturen hos mörk materia – den som- ännu oupptäckt saknad komponent i universum.

Berger sa att mörk materia är ett ämne som verkar utgöra det mesta av universums massa och energi. Även om forskare ännu inte har kunnat se detta ämne eller dess interaktioner, vet de att det existerar på grund av dess gravitationskraft, vilket verkar vara instrumentellt för hur galaxer bildas, organiseras och expanderar. Berger sa att han är hoppfull att detektorerna vid DUNE kommer att kunna fånga upp bevis på mörk materia på ett sätt som tidigare inte var möjligt med hans teori.

"Allt vi vet om universums fysik pekar på att ungefär 85 % av materien är mörk. Inget ljus studsar dock av den, så du kan inte "se" det, och ingen av de kända partiklarna verkar utgöra denna materia – ingenting är tillräckligt mörkt, sa Berger. "Vi vill veta vad som skiljer denna mörka materia från den materia som utgör dig, jag och allt vi kan se i universum. Vi pratar om att bygga en bättre förståelse för universums grundläggande byggstenar."

Medan Berger är intresserad av mörk materia, borde DUNE-experimentet hjälpa till att svara på många andra avgjort enorma kosmiska frågor.

Projektet drivs av Department of Energys Fermilab och syftar i första hand till att låsa upp mysterierna med neutriner, som finns överallt. När den är färdig kommer anläggningen att spåra framstegen för neutriner som strålas från Illinois genom jorden till en underjordisk detektionsanläggning i South Dakota cirka 800 miles away.