Stockholms universitet

På jakt efter partiklarna bakom mörk materia

Forskare har haft funderingar kring existensen av mörk materia – materia som inte verkar interagera med ljus – i nästan 100 år. Tack vare ett anslag på 27,5 miljoner kronor kan Jón Gudmundsson och hans kollegor vid Stockholms universitet konstruera en ny typ av detektor för att hitta axioner, ett slags hypotetiska partiklar som skulle kunna vara det som mörk materia består av.

Tunna kopparstavar fotograferade uppifrån.
En blick uppifrån på de kopparstavar som ingår i prototypen för Stockholms universitets axiondetektor. Foto: Jón Gudmundsson.

– 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, Fysikum, Stockholms universitet, 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 dock 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.

Porträtt av Jón Gudmundsson
Jón Gudmundsson har tilldelats anslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse för att studera axioner. Foto: Alexandre Adler.

– 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.

Projektet ”Tuning into Dark Matter” har finansiering i fem år.
Jón Gudmundsson driver projektet tillsammans med medsökande Jan Conrad och Frank Wilczek vid Fysikum.

Läs även artikeln Fyra stora Wallenberganslag till Stockholms universitet