Het duurt ongeveer een half uur om bij het Stawell Underground Physics Laboratory te komen. Dertig minuten klinkt misschien niet als een lange tijd, maar dat is een half uur waarin je in een vrachtwagen naar beneden duikt terwijl deze zich een weg baant en dieper de pikzwarte tunnels van de Stawell Gold Mine in duikt.

Professor Elisabetta Barberio is onaangedaan. De natuurkundige van de Universiteit van Melbourne en directeur van het Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics heeft de reis onder een kilometer rots vele malen gemaakt.

"Het wordt heter en vochtiger", zegt ze, terwijl de koplampen van de vrachtwagen een andere steile rotswand verlichten die afbuigt in de duisternis, "maar het lab heeft airconditioning."

Het Stawell Underground Physics Laboratory (SUPL) is het enige ondergrondse natuurkundelab op het zuidelijk halfrond en heeft tot doel een van de fundamentele vragen over ons universum te beantwoorden:bestaat donkere materie?

Op dit moment, ondanks tientallen jaren van onderzoek, is het bestaan ​​van donkere materiedeeltjes theoretisch, maar de manier waarop ons universum zich gedraagt, vertelt ons dat er iets moet zijn.

Zonder dat zou het universum zoals we het kennen misschien helemaal niet bestaan.

Volgens professor Barberio kunnen we maar ongeveer vijf procent van het hele universum waarnemen; de rest is gedeeltelijk gemaakt van donkere materie - onzichtbare fundamentele deeltjes die het grootste deel van de materie uitmaken, geen elektrische lading hebben, geen licht produceren en niet veel interactie hebben met alles wat we kunnen zien.

"Het maakt niet uit waar we ons op aarde bevinden - ondergronds of bovengronds - we hebben duizenden, zo niet miljoenen donkere materiedeeltjes die door ons heen gaan en ze doen ons niets. Voor deze deeltjes zijn we transparant", zegt professor Barberio.

Maar waarom ligt het lab op de bodem van een goudmijn?

"Onderzoek naar donkere materie moet zo diep onder de grond plaatsvinden om de kosmische 'ruis' en straling weg te snijden. Kosmische straling wordt geabsorbeerd door gesteente, dus als je diep genoeg gaat, kun je deze tot bijna nul reduceren", zegt professor Barberio.

Italiaanse wetenschappers die aan het DAMA/LIBRA-project werken, beweren donkere materie te hebben gedetecteerd in het ondergrondse laboratorium van Gran Sasso, dat zich in een berg bevindt, maar het signaal dat ze ontdekten fluctueert het hele jaar door, in lijn met de seizoenen op aarde.

"Terwijl de aarde rond de zon draait, worden donkere materiedeeltjes naar ons toe geblazen door tegenwind of tegenwind. Als het tegenwind is, is er meer donkere materie - als het meewind is, is er minder", zegt professor Barberio.

En daarom is er het SUPL-lab op het zuidelijk halfrond, waar de Italiaanse tests kunnen worden gerepliceerd en seizoensvariaties kunnen worden uitgesloten.

Het lab zelf lijkt een beetje op het ondergrondse hol van een Bond-schurk. Professor Barberio is het daarmee eens.

"Het maakt allemaal deel uit van mijn geheime plan om de wereld over te nemen." Ze lacht niet helemaal.

Het grote experiment dat het ondergrondse laboratorium binnengaat, staat bekend als het natriumjodide met actieve achtergrondafwijzingsexperiment Zuid (of kortweg SABRE Zuid).

Het apparaat dat wordt gebruikt om donkere materie te detecteren, zal bijna een derde van het volledig steriele laboratorium in beslag nemen, dat 33 meter lang en 10 meter breed is met een 14 meter hoog plafond.

Het zal zeven ultrazuivere natriumjodidekristallen gebruiken die in cilinders zijn ondergebracht en in koper zijn gewikkeld, met aan beide uiteinden twee zeer gevoelige instrumenten, fotomultipliers genaamd.

Deze zeven kristallen - die in de Verenigde Staten en China worden gekweekt - worden vervolgens gehuisvest in een tegen straling afgeschermde tank gevuld met ongeveer 12 ton van een vloeistof die benzeen wordt genoemd.

"Als de donkere materiedeeltjes een interactie aangaan met het kristal, produceert het een lichtflits die wordt opgevangen door de fotomultipliers", zegt professor Barberio.

"Veel experimenten hebben geprobeerd met veel verschillende elementen, maar het was het DAMA/LIBRA-experiment in Italië met natriumjodidekristal dat dit licht produceerde op basis van wat volgens ons interacties met donkere materie zijn."

En het zijn de eigenschappen van natriumjodide die het zo gevoelig maken.

"Donkere materie interageert met de kern van het kristal, dus de massa van de kern is belangrijk. Afhankelijk van de massa donkere materie zullen verschillende materialen een verschillende gevoeligheid hebben.

"Dus als de donkere materie een grote massa is, zal een kern met een grote massa gevoeliger zijn."

Op dit punt ziet professor Barberio mijn blanco gezicht.

"Denk aan een biljartbal. Als je een grote biljartbal hebt en donkere materie een veel kleinere biljartbal is, kun je de grote bal niet verplaatsen, dus je zult geen signaal produceren. Maar als je donkere materie biljartbal is enorm, hij verplettert gewoon alles.

"Je moet twee biljartballen - of kernen - hebben die even groot zijn, dan krijg je een duidelijk signaal."

SABRE zal de komende drie jaar gegevens verzamelen. Voor de context:het DAMA/LIBRA-project in Italië verzamelt al meer dan twintig jaar gegevens.

"Het is een moeilijk experiment om te reproduceren, het is zo gevoelig.

"We moeten alleen 'ja' of 'nee' kunnen zeggen als we hetzelfde signaal als Italië hebben gezien, dus het duurt niet zo lang.

"Maar als het ja is, oh god."

Er zijn nu vijf andere experimenten die de resultaten van het Italiaanse onderzoek proberen te verifiëren - in Spanje, Korea, Japan, Oostenrijk en de VS. Daardoor voelt het een beetje als een race om het bestaan ​​van donkere materie te bewijzen.

Maar met de enige donkeremateriedetector op het zuidelijk halfrond, het onderzoeksteam van Stawell, bestaande uit wetenschappers van de Swinburne University of Technology, Adelaide University, de Australian National University, University of Sydney en de Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO) , evenals de Universiteit van Melbourne, zit in de box om de belangrijkste ontdekking van de eeuw te doen.

Professor Barberio kijkt verontwaardigd als ik dit zeg, en lacht dan.

"Niet alleen deze eeuw - het zal een van de grootste ontdekkingen ooit zijn - om erachter te komen waaruit het universum bestaat." + Verder verkennen

Donkere materie vinden in het donker