Ny forskning från Chalmers, tillsammans med ETH Zürich, Schweiz, föreslår ett lovande sätt att upptäcka svårfångade partiklar av mörk materia genom tidigare outforskade atomreaktioner som förekommer i detektormaterialet.

De nya beräkningarna gör det möjligt för teoretiker att göra detaljerade förutsägelser om arten och styrkan i interaktioner mellan mörk materia och elektroner, som inte tidigare var möjliga.

"Vår nya forskning om dessa atomreaktioner avslöjar materiella egenskaper som hittills förblivit dolda. De kunde inte undersökas med någon av de partiklar som är tillgängliga för oss idag - bara mörk materia kunde avslöja dem, "säger Riccardo Catena, Docent vid Institutionen för fysik på Chalmers.

För varje stjärna, galax eller dammmoln synligt i rymden, det finns fem gånger mer material som är osynligt - mörk materia. Att upptäcka sätt att upptäcka dessa okända partiklar som utgör en så viktig del av Vintergatan är därför högsta prioritet inom astropartikelfysik. I det globala sökandet efter mörk materia, stora detektorer har byggts djupt under jorden för att försöka fånga partiklarna när de studsar från atomkärnor.

Än så länge, dessa mystiska partiklar har undgått upptäckten. Enligt Chalmersforskarna, en möjlig förklaring kan vara att partiklar av mörk materia är ljusare än protoner, och får därmed inte kärnorna att backa - tänk dig en pingisboll som kolliderar in i en bowlingboll. Ett lovande sätt att övervinna detta problem kan därför vara att flytta fokus från kärnor till elektroner, som är mycket lättare.

I deras senaste tidning, forskarna beskriver hur partiklar av mörk materia kan interagera med elektronerna i atomer. De föreslår att den hastighet med vilken mörk materia kan sparka elektroner ur atomer beror på fyra oberoende atomreaktioner - tre av dem var tidigare oidentifierade. De har beräknat hur elektroner i argon- och xenonatomer, används i dagens största detektorer, ska svara på mörk materia.

Resultaten publicerades nyligen i tidskriften Physical Review Research och utfördes inom ett nytt samarbete med kondensatfysikern Nicola Spaldin och hennes grupp vid ETH. Deras förutsägelser kan nu testas i observatorier för mörk materia runt om i världen.

"Vi försökte ta bort så många åtkomsthinder som möjligt. Papperet publiceras i en helt öppen åtkomstjournal och den vetenskapliga koden för att beräkna de nya atomresponsfunktionerna är öppen källkod, för alla som vill ta en titt 'under huven' på vårt papper, "säger Timon Emken, en postdoktor i gruppen mörk materia vid Institutionen för fysik på Chalmers.