Mørk materie i Norge — hvor forskes det mest?

Hva er mørk materie?

Mørk materie er hypotetisk stoff som utgjør omtrent 27 prosent av universets totale innhold. Vi kan ikke se det, vi kan ikke berøre det, men vi vet det finnes — fordi vi kan observere gravitasjonseffektene. Galakser roterer på måter som er uforklarlig uten mørk materie. Hele universets struktur henger på det.

I dag vet astronomer at både mørk materie og mørk energi eksisterer, men deres nøyaktige natur er fortsatt ukjent. Det er et av de største mysteriene i fysikken — og norske forskere står midt i jakten på svar.

Norges rolle i mørk materie-forskningen

Norge har fem hoveduniversiteter som driver betydelig astrofysisk forskning: Universitetet i Oslo (UiO), Universitetet i Bergen (UiB), Universitetet i Tromsø (UiT), NTNU og Universitet i Stavanger (UiS). Flere av disse institutjonene deltar i internasjonale prosjekter som søker å finne mørk materie-partikler.

Norske fysikere er aktive i prosjekter som XENON, GERDA og Dark Side-eksperimentet. Vi har også gode astronomiske observatorier, særlig ved høy nordlig bredde, som er verdifulle for å observere galaksedynamikk.

Norge har også sterke teoretiske miljøer som utvikler nye modeller for hva mørk materie kan være. Dette både inspirerer eksperimentelle søk og hjelper tolke data fra internasjonale samarbeidsprosjekter.

Tall og trender

Norske forskere publiserer over 150 artikler årlig innen astrofysikk. Siden 2015 har interessen for mørk materie-forskning økt 35 prosent globalt. Norge er blant topp 15 land i publikasjoner om mørk materie.

Hvilke kandidater for mørk materie?

WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) er den mest populære kandidaten. Disse hypotetiske partiklene interagerer kun via gravitasjon og svak kjernekraft — derfor er de usynlige. Detektorer som XENON prøver å fange WIMPs som kolliderer med xenon-kjerner.

Aksioner er andre kandidater — ekstremt små og lett partikler som mulig ble opprettet tidlig i universum. Eksperimenter søker etter aksioner ved å lete etter deres svake elektromagnetiske signaler.

Primordiale sorte hull er en nyere hypotese — at mørk materie kan bestå av sorte hull dannet i universets første sekunder. Dette er spekulativt, men noen teorier antyder det kunne forklare både mørk materie og gravitasjonsbølger.

Hva er neste steg?

Flere nye, større detektorer er under konstruksjon. XENONnT vil være 50 ganger mer sensitiv enn XENON1T. Disse skal måle mindre signaler og dermed kunne gjøre mer presise observasjoner. I løpet av dette tiåret forventes gjennombrudd.

Norske astronomer bidrar også til gravitasjonsbølge-forskning via LIGO, som indirekte gir oss informasjon om mørk materie. Hvis sorte hull utgjør betydelig andel mørk materie, bør vi se flere gravitasjonsbølgesignaler.

En forskerdrøm

Å finne mørk materie ville være det største vitenskapelige gjennombruddet siden relativitetsteorien.

"Jeg håper på et gjennombrudd i min levetid. Vi er nærmere enn noen gang — bedre detektorer, større budsjetter, smartere teorier. Då blir alt annerledes."