Universums bäst bevarade hemlighet

Okej, här kommer något som kan få dig att tappa hakan: allt du kan se och röra vid — mobilen, kaffet, din egen kropp — utgör bara ungefär 15 procent av all materia i universum. Resten? Vi har ingen aning.

Vi har aldrig sett det. Aldrig rört vid det. Aldrig detekterat det direkt. Ändå vet vi att det måste finnas. Utan det skulle gravitationen inte fungera som den gör. Galaxer skulle flyga isär. Universum som vi känner det skulle helt enkelt inte existera.

Forskarna kallar denna mystiska substans för mörk materia, och i nästan 100 år har de försökt lista ut vad den består av.

Nu kanske vi är på spåret.

Under jord

Låt mig berätta om LZ. Nej, inte Led Zeppelin-albumet. LZ står för LUX-ZEPLIN, och det är ett av de coolaste vetenskapliga experimenten du antagligen aldrig hört talas om.

Föreställ dig följande: en mil under jord, i ett gammalt guldverk i South Dakota, har forskare byggt en tank fylld med 10 ton ultraren flytande xenon. (Xenon är den ädla gas som lyser blått när man skickar ström genom den.) Hela anläggningen är insvept i lager efter lager av skydd för att stänga ute kosmisk strålning och annan störande påverkan.

Varför så mycket krångel? Jo, om det finns mörka materiapartiklar borde de ibland krocka med xenonatomer och skapa små ljusblixtar som känsliga detektorer kan fånga. Ju djupare du är och ju lugnare miljön, desto bättre chans att se något.

Och nu har LZ sett något.

Signalen ingen kan förklara

Forskarna har analyserat 220 dagars data och hittat... en händelse. Bara en enda interaktion som inte matchar något de förväntat sig av vanlig materia.

Här är varför det spelar roll: händelsen inträffade precis där mörka materiasignaler borde synas, och alla vanliga källor till bakgrundsbrus (radioaktivt sönderfall, kosmisk strålning och så vidare) är noggrant räknade bort. Teamet har spenderat månader på att dubbel- och trippelkolla sitt arbete. De känner sin detektor så väl att även en enda oförklarad händelse är värd att prata om.

"Vi är mycket fascinerade av att se denna händelse i datan," säger Rick Gaitskell, talesperson för LZ och professor vid Brown University. "Med bara en enda händelse vill vi inte ta ut skadan i förskott. Vi påstår inte att vi har sett mörk materia. Men vi har sett något intressant."

Den typen av citat får mitt sciencekommunikatörshjärta att jubla. Försiktig optimism! Ordentlig vetenskaplig process! Inget att dra förhastade slutsatser! (Tittar på dig, vissa andra fält som ska förbli namnlösa.)

Vad kan det vara?

Om denna signal verkligen är mörk materia letar vi troligen efter något som kallas en WIMP — en Weakly Interacting Massive Particle, alltså en svagt växelverkande massiv partikel. Dessa är de ledande kandidaterna för mörk materia, partiklar som knappt interagerar med vanlig materia annat än genom gravitation och den svaga kärnkraften.

Den hypotetiska WIMP som kan ha orsakat denna signal skulle vara minst 200 gånger tyngre än en proton. Det är rejält för partikelfysikens värld. Och här är något intressant: den skulle representera en typ av växelverkan som går bortom de enklaste modeller forskarna brukar leta efter.

Så antingen har vi hittat mörk materia, eller så har vi hittat en ny typ av vanlig partikelväxelverkan som vi inte kände till. Båda delarna vore ganska spännande, ärligt talat.

Varför vi inte kan hoppa i taket än

Jag vet, jag vet — du är redo att uppdatera Facebook-statusen om mörka materians upptäckt. Lugna ner dig, kompis.

Inom partikelfysik behöver du det som kallas 5-sigma signifikans innan du kan göre anspråk på en upptäckt. Det betyder mindre än 0,00003 procents chans att ditt resultat bara är slumpmässigt brus. LZ-signalen ligger just nu på 2,6 sigma — ungefär 0,5 procents chans att vara en tillfällighet.

Det är intressant, inte avgörande.

Tänk dig det så här: du letar efter en förlorad kontaktlins på köksgolvet. Du ser något som glänser. Är det linsen? Kanske. Är det en smula? Också möjligt. Är det ett litet aluminiumfolie-bit från gårdagens snacks? Kan vara. Du behöver plocka upp det och faktiskt titta på det för att vara säker.

LZ-teamet behöver mer data. Turligt nog har de redan samlat världens största dataset för mörka materia-sökningar, och de tänker inte sluta någon gång snart.

Vad händer nu?

Experimentet fortsätter, samlar in mer data dag efter dag. Om den mystiska signalen fortsätter dyka upp — eller ännu bättre, om fler liknande händelser hopar sig — kommer signifikansen klättra mot det magiska 5-sigma-tröskelvärdet.

Eller så kan signalen försvinna och visa sig vara ett statistiskt litet fel. Det är också vetenskap. Ibland är nullresultatet lika viktigt.

Hur som helst tycker jag något är vackert med hela denna strävan. Vi sitter en mil under jord, omgivna av otroligt ren flytande xenon, och letar efter osynliga saker som utgör större delen av universum. Universum är konstigt, och vi fortsätter att försöka förstå det i alla fall.

Om LZ verkligen har fått syn på mörk materia återstår att se. Men just nu har vi en liten, oförklarad signal som får fysiker världen över att hålla mycket noga koll.

Håll nyfikenheten vid liv. Universum har alltid fler överraskningar på lut.