På jakt efter partiklarna bakom mörk materia

Projektanslag 2022 Teknik, fysik matematik

Forskare har haft funderingar kring existensen av mörk materia – materia som inte verkar interagera med ljus – i nästan 100 år. Jón Gudmundsson och hans kollegor vid Stockholms universitet ska nu konstruera en ny typ av detektor för att hitta axioner, ett slags hypotetiska partiklar som skulle kunna vara det som mörk materia består av.

Projektanslag 2022

Projekt:
"Tuning into Dark Matter"

Huvudsökande:
Dr. Jon Gudmundsson

Medsökande:
Stockholms universitet
Jan Conrad
Frank Wilczek

Lärosäte:
Stockholms universitet

Beviljat anslag:
27 500 000 kronor under fem år

– Idén till den nya typen av detektor kommer ursprungligen från en fiffig idé från forskarkollegor vid Fysikum. Tack vare anslaget kan vi nu sätta upp ett experiment för att spåra partiklarnas rörelser och gå i spetsen för den här forskningen internationellt, säger Jón Gudmundsson ledare för projektet.

Sedan 1930-talet har forskare endast kunnat observera mörk materia genom att studera hur dess tyngdkraft påverkar omgivningen, men ingen vet ännu vad mörk materia består av. Den enda rimliga förklaringen till observationerna är att mörk materia består av ett slags partiklar som ännu inte upptäckts. Ett förslag på en sådan oupptäckt partikel, som skulle kunna vara mörk materia, kallas axion och det är en ny typ av axiondetektor som forskare vid Fysikum nu har fått anslag för att utveckla.

Kan få svar på många frågor

– Om vi lyckas hitta axioner för första gången är de inte bara en tänkbar förklaring till fenomenet mörk materia. Det finns också stora frågor inom elementarpartikelfysik som partiklarna kommer att förklara, säger Jón Gudmundsson.

Att detektera axioner har dock visat sig vara svårt. Den nya detektorn som forskarna konstruerar spårar inte axioner direkt, den utnyttjar i stället att axioner kan omvandlas till andra partiklar i den föreslagna detektorn. Dessa kan i sin tur detekteras som ljus med hjälp av ultrakänsliga mottagare.

Text Stockholms universitet
Bild Jón Gudmundsson och Alexandre Adler