Mørkt stof måske fundet i fransk mine

Franske fysikere har netop publiceret målinger, som de mener tyder på, at de har detekteret partikler af mørkt stof. Detekteringen skulle være sket i et laboratorium 1700 meter under jordens overflade - tæt ved grænsen mellem Frankrig og Italien.

Hvis forskerne virkelig har detekteret mørkt stof, er det et stort gennembrud.

Trods en intens jagt er det nemlig hidtil ikke lykkedes at observere det mørke stof direkte, selv om det ifølge teorien skulle udgøre fire femte dele af universets samlede masse.

Detektorer høster ladninger

Forskerne har haft travlt med at publicere de nye data via et videnskabelige online-medie, hvor man kan publicere artikler, indtil det har været gennem et peer review.

I publikationen sandsynliggør forskerne, at de kan have detekteret mørkt stof-partikler i form af såkaldte WIMPS (Weakly Interacting and massive particles), som er den mest populære kandidat til mørkt stof.

Det udstyr, som forskerne har opstillet i laboratoriet, måler mængden af elektriske ladninger, som opstår, når WIMPS ramler ind i de germaniumkrystaller, der er opstillet i laboratoriet.

Igennem det seneste år har udstyret frembragt fem signaler, hvor hvert signal i princippet kan komme fra en WIMP. Mørkt stof er dog ikke det eneste, der kan give den slags signaler - de kan også opstå på grund af forskellige naturlige processer i miljøet, og den slags baggrundsstøj skal selvfølgelig trækkes fra.

Resultatet er, at man står tilbage med to partikler, som forskerne nu håber på stammer fra mørkt stof.

»Vi har et signal, der kan stamme fra partikler af mørkt stof. Men vi kan endnu ikke vide os sikre, og derfor heller ikke drage nogen endelige konklusioner. Men det er klart noget, der skal undersøges nærmere,« siger eksperimentets talsmand Gilles Gerbier.

Konkurrenter gør modstand

Resultaterne fra den franske forskergruppe bliver mødt med skepsis fra konkurrerende forskerhold.

En af dem er forskergruppen Cryogenic Dark Matter Search, der holder til i den amerikanske Soudan-mine i staten Minnesota.

De forskere forsøger at detektere det mørke stof med lignende udstyr og ved af bitter erfaring, at den slags signaler lige så godt kan være tilfældige statistiske udsving, altså god gammeldags støj.

»Deres signalerne er ikke nogen videnskabelig opdagelse. Studiet er vigtigt for forskningsområdet, men der er ikke tale om et decideret fund,« pointerer Bernard Sadoulet fra University of California, Berkeley, som er leder af det konkurrerende projekt.

Så sent som i 2010 stod hans forskergruppe i præcis samme situation efter at have opnået målinger, der kunne stamme fra to WIMPS. Nyheden blev først hyldet som et kæmpe gennembrud i det internationale forskermiljø, men viste sig siden ikke at holde, da man ikke kunne skelne signalerne fra støjen.

Talsmand for EDELWEISS-II Gilles Gerbier er af samme grund også forsigtig med sin udmelding, men vil på den anden side ikke afvise, at de rent faktisk er kommet i mål.

»Vi kan ikke sige med sikkerhed, at der ikke er noget signal. Vi er i samme ubehagelige situation som det amerikanske forskerhold, og vi må afvente de nærmere undersøgelser,« siger han.

Baggrundsstøjen skal væk

Forskerne er allerede gået videre med flere eksperimenter, hvor de vil forsøge at forfine eksperimentet og reducere baggrunden til et absolut minimum, så signalerne fra det mørke stof ikke drukner i støj.

I erkendelse af, at det mørke stof er svært at få ram på, har de to forskergrupper nu slået pjalterne sammen og prøver nu at kombinere de to datasæt for at se, om de på den måde kan opnå et overbevisende signal.

Den slags krumspring er aldrig tidligere blevet gjort før, så forskerne ved godt, at de her bevæger sig ud på dybt vand. Men regler er til for at blive brudt, og forskerne håber på, at det ved hjælp af lidt kreativ nytænkning og teknisk snilde kan lykkes dem at komme i hus.

Danske forskere er skeptiske

I Danmark er man også skeptisk overfor de franske målinger.

»Det er helt sikkert spændende, men som forskerne også selv påpeger, så er det ikke en egentlig detektion af mørkt stof,« siger professor Steen Hannestad fra Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet.

Han mener, at der er flere grunde til at både CDMS og Edelweiss har publiceret deres resultater for nylig, selv om ingen af grupperne har et klart billede af, hvad det egentlig er, de har fundet.

Den ene grund er den interne konkurrence. Begge eksperimenter har nu nået en følsomhed, hvor man realistisk kan begynde at forvente en opdagelse i og med at styrken, hvormed det mørke stof forventes at vekselvirke, ligger relativt tæt på, hvad der nu kan måles.

Den anden ting er, at den store LHC-accelerator på partikelforskningscentret CERN måske vil kunne måle produktion af de partikler, der udgør det mørke stof. Det vil være uheldigt for CDMS og Edelweiss, hvis de ikke kommer først med opdagelsen.

»Konklusionen er, at det vil være en overfortolkning af de tilgængelige data at sige, at mørkt stof er opdaget. Det KAN jo godt være det første hint i den retning, men det kan altså også godt bare være et statistisk udsving i baggrunden,« siger han.

Han får opbakning fra postdoc Signe Riemer-Sørensen fra DARK Cosmology Centret på Niels Bohr Instituttet ved Københavns Universitet.

»Målingerne er ikke engang statistisk signifikante, men hver gang de ser noget i mørkt stof detektorerne, er det jo super spændende, og jeg kan ikke lade være med at tænke, om det måske er et rigtigt signal. Sidste år var det CDMS-II der stod i en lignende situation, hvor de måske detekterede mørkt stof. Selv om der ikke umiddelbart er sammenhæng mellem de to resultater, er det yderst interessant, at de to eksperimenter nu går sammen om en fælles analyse af deres data, og så må vi se, hvor det fører hen,« siger hun.