2018 var et stort år for mørk materie.
Som vanlig fant astronomer faktisk ikke noe av det, som er usynlig for alle teleskopene våre, men ser ut til å utgjøre minst 80 prosent av universet etter masse.
Det var rapporter om en mørk materie-orkan, men vi kan faktisk ikke se den. En galakse ble oppdaget som så ut til å ikke ha noen mørk materie, noe som merkelig nok ville ha bevist at mørk materie eksisterte. Men så viste det seg at galaksen tross alt kan ha mørk materie - og det er noen fysikere som er i tvil. Flere eksperimenter som skulle direkte oppdage mørk materie her på jorden, dukket ikke opp.
Så hvor lar forskere jakte på mørk materie når vi drar inn i 2019? Ganske optimistisk, alt tatt i betraktning. Jakten på mørk materie presser seg frem på alle fronter.
Fra massive underjordiske detektorer til store himmelundersøkelser, her er de fire store trinnene i jakten på mørk materie å se frem til i 2019.
LIGO kommer tilbake på nettet
Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), den amerikanske detektoren som direkte observerte de første gravitasjonsbølgene i 2015, vil starte sitt tredje observasjonsløp i begynnelsen av 2019, og samle inn mer data enn noen gang før etter en serie oppgraderinger av utstyret.
Så hva gjør en gravitasjonsbølgedetektor i en artikkel om mørk materie? Det viser seg at det er mange fristende muligheter for å avdekke hint av mørk materie ved hjelp av gravitasjonsbølgedata - selv om ingen av dem ennå er blitt realisert.
Forskere i 2018 foreslo at hvis et "mørkt foton" med en veldig svak masse lurer et sted i universet, vil signalet kunne dukke opp i LIGO-data, noe som forårsaker veldig spesifikke uregelmessigheter i signaturene til gravitasjonsbølger.
"Vi viser at både bakkebaserte og fremtidige rombaserte gravitasjonsbølgedetektorer har evnen til å gjøre et funn," skrev forskerne.
Når LIGO er tilbake på nettet, er det virkelig en levende mulighet å skaffe bevis for mørk materie i gravitasjonsbølgedata.
Fysikere vil prøve å finne ut om MiniBooNE ga fra seg et neutrino-spøkelse
Gjennom hele 2018 skravlet forskere begeistret om spennende resultater fra et eksperiment ved Fermilab National Accelerator Laboratory, kalt MiniBooNE, og antydet tilstedeværelsen av partikler som ikke burde eksistere. Den beste forklaringen så langt er at det er en fjerde, ennå uoppdaget nøytrino der ute, kalt den sterile neutrinoen, som samhandler med resten av universet enda mindre enn dets andre neutrino-kusiner.
Noen forskere mener at den sterile nøytrinoen kan være en kandidatpartikkel for mørk materie, og når 2018 kommer til en slutt, styrker fysikere perspektivene på denne avviket. Se etter forskere som tenker på nye måter om disse dataene og sterile nøytrinoer generelt i 2019.
Første lys ved Large Synoptic Survey Telescope (LSST)
Det er et teleskop som bygges i Chile som vil lage detaljerte bilder av store områder av himmelen hvert 15. sekund, og fullføre en fullstendig skanning av himmelen hver tredje dag. I løpet av ti år vil den sammenligne bildene med hverandre igjen og igjen for å spore hvordan himmelen skifter og endres, og gir den mest dyptgående ressursen noensinne for å forstå hvordan mørk materie skyver og drar på kosmos.
Forskere vet bredt at mørk materie former måten galakser og deres stjerner beveger seg og samhandler med hverandre. LSSTs mål er å fylle ut dette bildet, og tilby et enestående detaljnivå om hvordan kosmos fungerer. Dette burde tilby astrofysikere et vell av data om arten av mørk materie og rollen det spiller i universet.
Og i 2019 vil forskerne for første gang åpne det 3800 kilo øye til det teleskopet og ta inn lys. Vitenskapelige operasjoner begynner i 2022.
Løpet for å bygge en neste generasjons detektor vil varme opp
Partikkelfysikere har spekulert i lang tid at det første direkte tegnet på mørk materie kan være en gnist. Slik kan det virke: Siden mørk materie kolliderer med inerte stoffer i veldig mørke rom, vil disse stoffene avgi svake lysfarger. I flere tiår har forskere bygget detektorer etter dette prinsippet, men så langt har ingen gitt et endelig resultat.
I 2019 vil forskere i Kina jobbe hardt med PandaX-plattformen, som stirrer på xenon hele dagen og natten på jakt etter et glimt. Disse forskerne oppgraderer raskt detektoren for å imøtekomme et 4 ton (3,6 tonn) xenonmål, og rapporterer at de forventer å fullføre det meste av dette arbeidet i løpet av 2019 og 2020. Den nye detektoren vil hete PandaX-xt.
For ikke å bli overgått, vil forskere i South Dakota fullføre de viktigste byggefasene på LUX-ZEPLIN, som vil observere hele 10 tonn (9 tonn) xenon nesten en kilometer under byen Lead, South Dakota. I likhet med PandaX-xt vil prosjektet sannsynligvis ikke slutte før 2020.
Italia vil også komme videre med å oppgradere sin detektor, passende navnet XENON, til en 8-tonns (7,2 tonn) skala. Oppgraderingen, kalt XENON-nt, skulle pakkes opp i 2019.
Neste fase
Det er alltid mulig at et eller annet eksperiment et sted vil dukke opp ukontrovertible, spesifikke bevis på at en bestemt type mulig mørk materiepartikkel virkelig eksisterer. Men på kort sikt, på nesten alle områder, er fysikere fokusert på å bruke fortidens leksjoner for å informere større, bedre mørke materiejakter i fremtiden. Vil det komme opp en uomtvistelig mørk sak i 2019? Det kan være litt optimistisk. Men fysikerne som jager dette målet er på vei inn i det nye året og bevæpner seg for å jakte med mer presisjon og kraft enn noen gang før.
