I en före detta guldgruva en mil under jorden, inuti en titantank fylld med en sällsynt flytande gas, har forskare börjat sökandet efter det som hittills inte varit möjligt att hitta:mörk materia.

Forskare är ganska säkra på att de osynliga sakerna utgör det mesta av universums massa och säger att vi inte skulle vara här utan det - men de vet inte vad det är. Kapplöpet för att lösa detta enorma mysterium har fört ett team till djupet under Lead, South Dakota.

Frågan för forskare är grundläggande, säger Kevin Lesko, fysiker vid Lawrence Berkeley National Laboratory. "Vad är det här fantastiska stället jag bor på? Just nu är 95 % av det ett mysterium."

Tanken är att en mil av smuts och sten, en gigantisk tank, en andra tank och det renaste titanet i världen kommer att blockera nästan alla kosmiska strålar och partiklar som glider runt – och genom – oss alla varje dag. Men partiklar av mörk materia, tror forskare, kan undvika alla dessa hinder. De hoppas att man kommer att flyga in i karet med flytande xenon i den inre tanken och slå in i en xenonkärna som två bollar i ett spel biljard, och avslöja dess existens i en ljusblixt som ses av en anordning som kallas "tidsprojektionskammaren".

Forskare meddelade på torsdagen att den femåriga sökningen på 60 miljoner dollar äntligen kom igång för två månader sedan efter en försening orsakad av covid-19-pandemin. Hittills har enheten hittat ... ingenting. Åtminstone ingen mörk materia.

Det är okej, säger de. Utrustningen verkar arbeta för att filtrera bort det mesta av bakgrundsstrålningen som de hoppades kunna blockera. "För att söka efter denna mycket sällsynta typ av interaktion är jobb nummer ett att först bli av med alla vanliga strålkällor, vilket skulle överväldiga experimentet", säger fysikern Carter Hall vid University of Maryland.

Och om alla deras beräkningar och teorier är rätt, tror de att de bara kommer att se ett par flyktiga tecken på mörk materia om året. Teamet på 250 forskare uppskattar att de kommer att få 20 gånger mer data under de kommande åren.

När experimentet avslutas är chansen att hitta mörk materia med den här enheten "förmodligen mindre än 50 % men mer än 10 %", sa Hugh Lippincott, fysiker och talesman för experimentet på en presskonferens på torsdag.

Även om det är långt ifrån en säker sak, "du behöver lite entusiasm", sa Lawrence Berkeleys Lesko. "Man går inte in på sällsynt sökfysik utan att ha hopp om att hitta något."

Två hissar från depressionstiden kör en hiss som tar forskare till det som kallas LUX-ZEPLIN-experimentet i Sanford Underground Research Facility. En 10-minuters nedstigning slutar i en tunnel med svala väggar som är kantade med nät. Men den gamla, unkna gruvan leder snart till ett högteknologiskt labb där smuts och föroreningar är fienden. Hjälmar byts ut mot nya renare och ett dubbelt lager av babyblå tossor går över skyddsstövlar med ståltå.

Hjärtat i experimentet är den gigantiska tanken som kallas kryostaten, sa chefsingenjör Jeff Cherwinka i en rundtur i december 2019 innan enheten stängdes och fylldes. Han beskrev den som "som en termos" gjord av "kanske det renaste titanet i världen" utformad för att hålla det flytande xenonet kallt och hålla bakgrundsstrålningen till ett minimum.

Xenon är speciell, förklarade experimentfysikkoordinator Aaron Manalaysay, eftersom det låter forskare se om en kollision är med en av dess elektroner eller med dess kärna. Om något träffar kärnan är det mer sannolikt att det är den mörka materien som alla letar efter, sa han.

Dessa vetenskapsmän försökte ett liknande, mindre experiment här för flera år sedan. Efter att ha kommit upp tomma, tänkte de att de måste gå mycket större. Ett annat storskaligt experiment pågår i Italien som drivs av ett rivaliserande lag, men inga resultat har tillkännages än så länge.

Forskarna försöker förstå varför universum inte är som det verkar.

En del av mysteriet är mörk materia, som har den överlägset största delen av massan i kosmos. Astronomer vet att det finns där för när de mäter stjärnorna och annan reguljär materia i galaxer, finner de att det inte finns tillräckligt med gravitation för att hålla ihop dessa hopar. Om inget annat fanns där ute, skulle galaxer "snabbt flyga isär", sa Manalaysay.

"Det är i princip omöjligt att förstå vår observation av historien, av det evolutionära kosmos utan mörk materia," sa Manalaysay.

Lippincott, en fysiker vid University of California, Santa Barbara, sa "vi skulle inte vara här utan mörk materia."

Så även om det inte råder några tvivel om att mörk materia existerar, finns det massor av tvivel om vad det är. Den ledande teorin är att det involverar saker som kallas WIMPs – svagt interagerande massiva partiklar.

Om så är fallet kan LUX-ZEPLIN kunna upptäcka dem. Vi vill hitta "var tjuvarna kan gömma sig", sa Lippincott. + Utforska vidare

Forskare registrerar framgångsrik start av mörk materiadetektor vid underjordisk forskningsanläggning

© 2022 Associated Press. Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, sändas, skrivas om eller omdistribueras utan tillstånd.