De afgelopen decennia hebben een verbazingwekkend tijdperk ingeluid in de wetenschap van de kosmologie. Dankzij een breed scala aan zeer nauwkeurige metingen hebben we de geschiedenis van ons universum tot in het kleinste detail kunnen reconstrueren.

En als we verschillende metingen vergelijken – van de uitdijingssnelheid van het heelal, de lichtpatronen die vrijkomen bij de vorming van de eerste atomen, de verdelingen in de ruimte van sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels en de abundanties van verschillende chemische soorten - we ontdekken dat ze allemaal hetzelfde verhaal vertellen, en ondersteunen allemaal dezelfde reeks gebeurtenissen.

Deze onderzoekslijn heeft eerlijk gezegd, meer succes hebben gehad dan ik denk dat we enig recht hadden te hopen. We weten tegenwoordig meer over de oorsprong en geschiedenis van ons universum dan bijna iedereen een paar decennia geleden had kunnen vermoeden dat we in zo'n korte tijd zouden leren.

Maar ondanks deze zeer aanzienlijke successen, er valt nog veel te leren. En in sommige opzichten, de ontdekkingen van de afgelopen decennia hebben evenveel nieuwe vragen opgeroepen als beantwoord.

Een van de meest irritante dingen raakt de kern van waar ons universum eigenlijk van gemaakt is. Kosmologische waarnemingen hebben de gemiddelde dichtheid van materie in ons heelal met zeer hoge precisie bepaald. Maar die dichtheid blijkt veel groter te zijn dan met gewone atomen te verklaren is.

Na decennia van metingen en debat, we zijn er nu zeker van dat de overgrote meerderheid van de materie in ons universum - ongeveer 84 procent - niet uit atomen bestaat, of van een andere bekende stof. Hoewel we de aantrekkingskracht van deze andere materie kunnen voelen, en duidelijk vertellen dat het er is, we weten gewoon niet wat het is. Dit mysterieuze spul is onzichtbaar, of in ieder geval bijna. Bij gebrek aan een betere naam, we noemen het 'donkere materie'. Maar iets benoemen is iets heel anders dan het begrijpen.

Bijna zo lang als we weten dat donkere materie bestaat, natuurkundigen en astronomen hebben manieren bedacht om erachter te komen waar het van gemaakt is. Ze hebben ultragevoelige detectoren gebouwd, ingezet in diepe ondergrondse mijnen, in een poging om de zachte effecten te meten van individuele donkere materiedeeltjes die botsen met atomen.

Ze hebben exotische telescopen gebouwd die niet gevoelig zijn voor optisch licht, maar voor minder bekende gammastraling. kosmische straling en neutrino's - om te zoeken naar de hoogenergetische straling waarvan wordt gedacht dat deze wordt gegenereerd door de interacties van donkere materiedeeltjes.

En we hebben gezocht naar tekenen van donkere materie met behulp van ongelooflijke machines die bundels deeltjes - meestal protonen of elektronen - versnellen tot de hoogst mogelijke snelheden, en sla ze dan tegen elkaar in een poging om hun energie in materie om te zetten. Het idee is dat deze botsingen nieuwe en exotische stoffen kunnen creëren, misschien inclusief de soorten deeltjes waaruit de donkere materie van ons universum bestaat.

Nog maar een decennium geleden, de meeste kosmologen – waaronder ikzelf – waren er redelijk zeker van dat we spoedig zouden beginnen met het oplossen van de puzzel van donkere materie. Ten slotte, er stond een ambitieus experimenteel programma in het verschiet, waarvan we verwachtten dat het ons in staat zou stellen de aard van deze stof te identificeren en de eigenschappen ervan te meten. Dit programma omvatte 's werelds krachtigste deeltjesversneller - de Large Hadron Collider - evenals een reeks andere nieuwe experimenten en krachtige telescopen.

Maar de dingen liepen niet zoals we hadden verwacht. Hoewel deze experimenten en observaties net zo goed of beter zijn uitgevoerd dan we hadden gehoopt, de ontdekkingen kwamen niet.

In de afgelopen 15 jaar, bijvoorbeeld, experimenten die zijn ontworpen om afzonderlijke deeltjes donkere materie te detecteren, zijn een miljoen keer gevoeliger geworden, en toch zijn er geen tekenen van deze ongrijpbare deeltjes verschenen. En hoewel de Large Hadron Collider naar alle technische maatstaven prachtig heeft gepresteerd, met uitzondering van het Higgs-deeltje, er zijn geen nieuwe deeltjes of andere verschijnselen ontdekt.

De hardnekkige ongrijpbaarheid van donkere materie heeft veel wetenschappers verrast en verward. We hadden wat leek op zeer goede redenen om te verwachten dat deeltjes donkere materie nu ontdekt zouden worden. En toch gaat de jacht door, en het mysterie verdiept.

Op veel manieren, we hebben nu alleen meer open vragen dan een decennium of twee geleden. En soms, het kan lijken dat hoe nauwkeuriger we ons universum meten, hoe minder we het begrijpen. Gedurende de tweede helft van de 20e eeuw, theoretische deeltjesfysici waren vaak zeer succesvol in het voorspellen van de soorten deeltjes die ontdekt zouden worden naarmate versnellers steeds krachtiger werden. Het was echt een indrukwekkende run.

Maar onze vooruitziendheid lijkt tot een einde te zijn gekomen - de lang voorspelde deeltjes die verband houden met onze favoriete en meest gemotiveerde theorieën hebben koppig geweigerd te verschijnen. Misschien liggen de ontdekkingen van dergelijke deeltjes om de hoek, en ons vertrouwen zal spoedig worden hersteld. Maar op dit moment, er lijkt weinig steun te zijn voor een dergelijk optimisme.

In antwoord, drommen natuurkundigen gaan terug naar hun schoolbord, hun veronderstellingen te herzien en te herzien. Met gekneusde ego's en een beetje meer nederigheid, we proberen wanhopig een nieuwe manier te vinden om onze wereld te begrijpen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.