Det usynlige univers — mørk materie i søkelyset

Mørk materie utgjør 85 % av materien i universet, men vi vet knapt hva den er. Vi forklarer de siste oppdagelsene og hva det betyr for vitenskapen.

Her er det som skal pirre deg: alt du ser — stjerner, planeter, mennesker, dette ordet — utgjør bare 15 % av materien i universet. De resterende 85 % er en usynlig «substans» som vitenskapsmenn kaller mørk materie. Det er ikke stjerner som ikke lyser, det er ikke sort hull. Det er noe helt annet. Og på tross av 95 år med forskning, har vi fortsatt ikke peiling på hva det er. Vi visste at det fantes da vi observerte at galakser roterte for fort til å holdes sammen av den synlige materien alene. Det burde de ha sprengt fra hverandre. Men de gjorde ikke det. Noe — noe usynlig — holdt dem sammen med gravitasjonen sin.

Mørk materie kunne være WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) — rare partikler som interagerer veldig sjelden med normal materie. Det kunne være axioner — miniaturepartibler som oppstod når universet var ungt. Det kunne være sterile nøytriner — partikler som ikke interagerer med elektromagnetisk kraft, så de er usynlige. Det kunne være primordiale sort hull fra tidlig univers. Eller det kunne være at Einsteins gravitasjonsteorier ganske enkelt er feil, og vi må omskrive fysikken. Hver teori har sine forkjempere, og hver har eksperimentelle bevis som passer — delvis.

Forsker bruker over 500 millioner USD årlig på mørk materie-forskning. Seks internasjonale observatorier søker etter de første tegn på partikler. Det er et af det største fysikk-mysteriene som gjenstår.

Deep Underground Science and Engineering Laboratory (DUSEL) i USA har giant tanks av flytende xenon, hundre kilometer under bakken, for å detektere WIMPs som skal passere gjennom jordkrusteren hver dag. Internationale observatoriet Fermi Gamma-ray Space Telescope leiter etter tegn på mørk materie-partikler som kolliderer med hverandre. Det europeiske eksperimentet XENON1T har ikke funnet noe — men det har utelukket tusenvis av usannsynlige partikler. Vitenskap går ikke alltid fremover ved å finne; noen ganger går det fremover ved å eliminere feil svar.

Hvis vi finner ut hva mørk materie er, vil det omgjøre vår forståelse av universet. Det kunne åpne portaler til helt nye fysikk. Et svenske fysiker jeg møtte sa det slik: «Hvis du fant ut at en hel dimensjon var skjult fra oss, ville det endre alt.» Og det er kanskje ikke så fjernt — noen teorier antyder at mørk materie kunne være materie fra parallelle dimensjoner som påvirker oss gjennom gravitasjon, men ikke på noen annen måte.