Experter från University of Adelaide försöker låsa upp hemligheterna bakom mörk materia, som utgör 84% av materien i universum, men vi vet lite om det. Forskare använder ett nytt verktyg som kan signalera att det finns en ny partikel.

"Vi försöker lösa problemet med att förstå en av de stora utmaningarna som modern vetenskap står inför – hur man hittar vilken typ av partikel mörk materia består av", säger professor Anthony Thomas, äldre professor i fysik, University of Adelaide.

"Mörk materia är fem gånger mer rik än den synliga materia som fysiker har utforskat så framgångsrikt och som vi är sammansatta av."

"Vi vet inte vilken sorts partikel som utgör mörk materia men vi, tillsammans med ett mycket stort antal människor runt om i världen, vill förstå detta."

Professor Thomas är en av teamet vid ARC Center of Excellence for Dark Matter Particle Physics som syftar till att upptäcka mer om denna mystiska substans.

En viktig metod är natriumjodid med aktiv bakgrundsavstötningsexperiment (SABRE) som byggs i ett nytt laboratorium i en före detta guldgruva en kilometer under jorden i Stawell, Victoria. Den byggs i samarbete med forskare i Australien, Europa och USA, och om några år kommer den förhoppningsvis att belysa denna fråga.

Professor Thomas senaste arbete med kollegorna Dr. Xuangong Wang och professor Anthony Williams från University Adelaides School of Physical Sciences, publicerat i tidskriften Physical Review Letters , utforskar möjligheten att mörk materia existerar i form av en mörk massiv foton.

"Vi undersöker upptäcktspotentialen hos ett nytt verktyg, paritetsöverträdande elektronspridning, som har möjliggjorts genom uppgraderingen vid Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab) i USA", säger professor Thomas.

"Paritetsbrott är som att titta på skillnaden mellan vad som händer i laboratoriet och vad som händer när du tittar på experimentet i en spegel. Skillnaderna är mycket små, vanligtvis mindre än en del per miljon, men otroligt exakta mätningar gör att vi kan observera detta och använd den som en signal om existensen av denna nya partikel.

"Vi hittade ett mystiskt resultat för storleken på en blykärna som kan förklaras om det finns en speciell ny partikel av mörk materia, den mörka fotonen.

"Nya experiment där förändringar i förutsägelserna utan mörk materia kunde modifieras med så mycket som fem procent, med skillnaden som ger direkta bevis för denna typ av mörk materia."

Kunskap om denna nya partikel från professor Thomas arbete kan hjälpa till att förklara en överraskande diskrepans som har dragits slutsatsen från experiment vid JLab mellan neutrondensiteten i en blykärna och den som förutsägs av kärnstrukturteorin.

"Ett livsviktigt test av existensen av en sådan partikel skulle kunna tillhandahållas genom framtida experiment i beteendet hos elektroner, positroner och deuteroner", sa han.

"Synlig materia är bara toppen av isberget. Med en bättre förståelse av mörk materia, delen av isberget under ytan, kommer vi att lysa upp hemligheterna i vårt universum." + Utforska vidare

Förutsäga sammansättningen av mörk materia