Credit: Röntgen: NASA / CXC / CfA / M. Markevitch et al.; Zwaartekrachtslenskaart: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan / Univ. of Arizona / D. Clowe et al.; Zichtbaar licht: NASA/STScI; Magellan / Univ. of Arizona / D. Clowe et al.
Al vele jaren wordt er op directe en indirecte wijzen gezocht naar de deeltjes die de donkere materie zouden vormen, de mysterieuze substantie die een kwart van de massaenergie van het heelal zou uitmaken. Uitkomst van alle speurtochten tot nu toe, zowel in de ruimte (o.a. door instrumenten verbonden aan het ISS), op aarde als diep onder de grond, is dat er nul komma nul signalen zijn gevonden voor zo’n deeltje. Vandaar dat natuur- en sterrenkundigen nadenken over betere instrumenten én over het uitbreiden van de speurtocht naar nog niet ontgonnen terreinen. En daar is de komende speurtocht naar donkere materie golven een voorbeeld van. Alle elementaire deeltjes kunnen ook als golf worden voorgesteld, de crux van de golf-deeltje dualiteit van de kwantummechanika. Of je nou fotonen, elektronen of protonen hebt, ze zijn als deeltje voor te stellen én als golf. Dat zou dan dus ook voor deeltjes donkere materie kunnen gelden. Fotonen als golven zijn waarneembaar als electromagnetische straling, bijvoorbeeld met een radio, die radiostraling opvangt. Vandaar het voorstel dat men bij het SLAC National Accelerator Laboratory in de Verenigde Staten heeft om een soort van radiodetector voor donkere materie golven te gaan bouwen, eentje die op zoek gaat naar golven van twee soorten kandidaat-donkere materiedeeltjes: verborgen fotonen en axionen. Op theoretische gronden denkt men dat áls deze deeltjes bestaan hun golven detecteerbaar moeten zijn. Als een golf de detector passeert en die is gevoelig genoeg dan zou de detector bij een bepaalde frekwentie kunnen resoneren, net als een gewone radio doet. Door gebruik te maken van zogeheten superconducting quantum interference devices (SQUID’s) zou de gevoeligheid van de radio sterk genoeg moeten zijn om de golven te bemerken.
De SLAC-natuurkundigen die golven van donkere materie willen detecteren. Credit: SLAC.
Golven van deeltjes donkere materie met een massa van een biljardste tot een miljoenste elektronvolt zouden opgemerkt moeten worden, denken de SLAC-natuurkundigen. Probleem is dat de daarbij behorende frekwenties in het KHz tot GHz bereik vallen en laten daar nou net ook alle gewone radiouitzendingen in vallen – heel veel ruis opleverend. Vandaar dat de ‘radio DJ’s’ van SLAC gaan proberen om die ruis door filtering te verminderen en het signaal van golven donkere materie op te vangen. Bron: Symmetry magazine.
