Annons

Baksidan av Xenon-detektorn, där signalerna kommer ut.

Bild: 
Xenon1T

Den största fällan för mörk materia

Sökandet efter universums mörka materia fortsätter – nu med hjälp av ett ton xenon.

Författare: 

Publicerad:

2017-05-31

Universum tycks vara fullt av en okänd substans, som med sin tyngdkraft håller stjärnor och galaxer i sina banor. Den brukar kallas för mörk materia, eftersom den varken sänder ut eller absorberar ljus. Om den mörka materian består av något slags partiklar borde de kunna fångas upp när de strömmar genom jorden.

– Vi har letat efter mörk materia länge, men det är först de senaste två, tre åren som instrumenten har blivit tillräckligt känsliga, säger professor Jan Conrad.

Jan Conrads forskargrupp på Stockholms universitet arbetar med det rekordstora instrumentet Xenon. Resultaten från den första månadens mätningar har precis släppts. De kurvor som forskarna har publicerat ramar ytterligare in de egenskaper som de okända partiklarna kan ha och fortfarande undgå upptäckt. Ännu har Xenon alltså inte påvisat någon mörk materia. Men det hade Jan Conrad heller inte väntat sig.

– Det här är en liten förhandstitt, en teaser. Det viktiga är att vi har visat att detektorn funkar.

Xenon är inte bara detektorns namn, utan också det material som ska avslöja de okända partiklarna. Detektorns aktiva del, där den mörka materian kan avge signaler, består av ett ton xenon, en ädelgas som annars används i bland annat blixtlampor. Hittills är detta den största detektorn i sitt slag. Hela apparaten är skyddad från störande signaler under det italienska berget Gran Sasso.

Ju längre tid detektorn får samla in data, desto känsligare blir den för den svaga signal som den mörka materian skulle kunna ge upphov till. Under tiden håller flera andra grupper på att förbättra sina instrument. Jakten på den mörka materian är lite av en tävling, som enligt Jan Conrad nu är inne i sitt hetaste skede.

– Vi har en uppgradering på gång också. I slutet av 2018 ska vi öka mängden xenon till flera ton.

Om den mörka materian består av den sorts partikel som de flesta experiment är utformade för att söka efter, så kommer den att upptäckas inom de kommande fem åren, bedömer Jan Conrad. Annars kommer forskarna att börja utforska andra hypoteser.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

2

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Kommentarer

Om man leker med tanken att mörk materia inte finns och att det vi observerar endast är skenbart. Antag att galaxer och andra avlägsna objekt kanske inte alls rör sig som vi betraktar dem utan helt annorlunda. Då är frågan hur borde universum röra sig utan påverkan av mörk materia? Med tanke på att vi kan se stjärnor som ligger bakom solen vid solförmörkelse eftersom ljuset kröks på sin väg nära solen och påverkas av solens gravitationsfält så kanske ljuset som når oss har böjts av på ett sätt av gravitationen så att universum skenbart ser ut att röra sig som det gör. Inom kvantfysiken antar man att kvarkar och andra pytteobjekt rör sig olika om de betraktas eller inte. Kanske gäller det även för resten av universum som helhet.

Rödförskjutningen hos avlägsna galaxer/objekt ger vid handen att ju längre bort ett objekt befinner sig desto snabbare rör sig objektet från oss och alltså expanderar universum. Om vi antar att rödförskjutningen endast är skenbar och beror på att ljuset som färdas så långt genom rymden faktiskt kolliderar med interstellära atomer på sin väg till oss och därmed förlorar det mesta av de blå våglängderna. På samma sätt som solens strålar vid gryning och skymning skenbart är rödare efter den längre passagen genom atmosfären.

Så universum kanske inte alls rör sig som vi ser det och betraktar det och universum kanske inte alls expanderar som det kan se ut att göra. Universum kanske rör sig som ett bultande hjärta, ömsom krymper ömsom expanderar.

Så till de svart hålen. Jag betraktar galaxernas centrum där de svarta hålen finns och uppslukar allt som som kommer innanför dess händelsehorisont som galaxens återvinningsstation. Där åker allehanda galaktiska sopor in in, blir behandlade och kommer ut vid nord och sydpolen i form av väte. Detta väte sprutas ut med hastigheter som överstiger ljuset och då kan vi inte se det. Dock kan vi notera att någon form av strålning skjuter ut som är bärare av det snabbare utströmmande vätet. I ett svart hål, som inte ens ljuset förmår undgå trots sin höga hastighet måste alltså tiden gå baklänges. Det gör att materien som processas går åt motsatt håll än i en stjärna, från lättare till tyngre. I ett svart hål från tyngre till lättare och där det lättaste ämnet är i dess kärna och alltså pressas ut med stor kraft av det svart hålets egen gravitation, ungefär som man med kraft klämmer ihop en citron som man först gjort hål i dess syd och nordpol. Det utskjutande vätet sprids sedan utåt med hjälp av centrifugalkraften från den roterande svarta hålet och når ut till galaxens periferi som kondenserade avsvalnande vätgasmoln där nya stjärnor kan nybildas och processen startas om.

Så slutligen.
Universum kanske inte rör sig som vi ser det.
Rödförskjutningen är endast skenbar.
Svarta hålen som återvinningsstation.

Det är en vacker tankelek du målar upp, Kjell. Den håller dock inte som beskrivning av hur universum fungerar.

Jag ska nöja mig med att ta upp två detaljer du nämner. Rödförskjutningen kan inte förklaras av att ljuset från avlägsna galaxer sprids av materia på vägen hit. Det som händer med solljuset i atmosfären är att olika komponenter sprids på olika sätt av luft och partiklar: det blåa inslaget i ljuset sprids mest, och när det är mycket av de spridande partiklarna mellan solen och dig som betraktare kommer det mesta av det blåa i ljuset att ha försvunnit när det når fram till dig. Därför ser solnedgången röd ut. Men i det rödförskjutna ljuset från avlägsna objekt kommer (i princip) alla våglängder fram till oss. Det är alltså inte så att de rödare strålarna kommer fram och de blåare har försvunnit, utan alla delar av stjärnans/galaxens spektrum har förskjutits åt det röda hållet. Om du vill läsa mer om detta kan du söka efter information om hur ljusets olika våglängder observeras i astronomin – "spektroskopi" kallas detta.

De svarta hålen uppför sig heller inte riktigt som i din vision. Det som strålar ut vid nord- och sydpolen vid vissa svarta hål är materia som aldrig har sugits in i hålet. Det som faktiskt faller in kommer aldrig ut. Den materia som kretsar omkring utanför kan däremot bli upphettad och påverkas av starka fält. Det är alltså elektromagnetiska fält som orsakar de jetstrålar som förekommer, inte någon centrifugalkraft. Astronomiska observationer visar inte heller den typ av strömning av vätgas från centrum till periferin av galaxer, som du beskriver.

Roligt att du funderar på universums stora frågor. Hoppas att du finner mycket matnyttigt och upplysande i Forskning & Framsteg!

Lägg till kommentar