Onderzoek naar donkere materie zou ons begrip van het universum vergroten, maar kan ook technologische doorbraken opleveren met praktische toepassingen. cemagraphics/Getty Images

Onder de Black Hills van South Dakota, wetenschappers van de Sanford Underground Research Facility gebruiken een apparaat genaamd Large Underground Xenon (LUX) detector om te jagen op deeltjes donkere materie, de mysterieuze substantie waarvan wordt aangenomen dat deze verantwoordelijk is voor de meeste materie in het universum. In het enorme apparaat, die een derde van een ton vloeibaar xenon bevat in een titanium vat, een reeks gevoelige lichtdetectoren wacht op het moment waarop een donkeremateriedeeltje zal botsen met een xenonatoom en een kleine lichtflits zal uitzenden.

In de hoop het zwakke signaal op te vangen, LUX is geplaatst onder een mijl dikke laag rots, die het zal helpen beschermen tegen kosmische straling en andere straling die het signaal zou kunnen verstoren.

Tot dusver, LUX heeft nog geen donkere materie gedetecteerd. Maar met een nieuwe reeks kalibratietechnieken die de gevoeligheid van de detector verbeteren, onderzoekers hopen snel, Tenslotte, donkere materie opsporen. "Het is van vitaal belang dat we de capaciteit van onze detector blijven pushen, ", zegt natuurkundeprofessor Rick Gaitskell van Brown University in een persbericht.

Donkere Oorsprong

Als wetenschappers eindelijk donkere materiedeeltjes identificeren, het zal het hoogtepunt zijn van een zoektocht die dateert uit de jaren dertig. Op dat moment ontdekte een Zwitserse astronoom, Fritz Zwicky genaamd, dat de snelheid waarmee een verre cluster van sterrenstelsels ronddraaide, een aanwijzing was dat ze veel meer massa bevatten dan het waarneembare licht van hen suggereerde.

Vanaf dat moment, wetenschappers zijn op zoek naar donkere materie en proberen erachter te komen wat het precies is. In de afgelopen jaren hebben onderzoekers vertrouwd op hulpmiddelen variërend van Europa's atoombrekende Large Hadron Collider tot NASA's in een baan om de aarde draaiende Chandra X-ray Observatory.

Ervan uitgaande dat onderzoekers uiteindelijk grip krijgen op de aard van donkere materie, een andere vraag kan rijzen:is er een manier voor mensen om er gebruik van te maken? Is dit onderzoek alleen maar om ons te helpen het universum te begrijpen, of zijn er toepasbare technologieën die we zouden kunnen ontwikkelen?

Praktische toepassingen

een mogelijkheid, opgevoed in een paper uit 2009 door de aan de New York University opgeleide natuurkundige Jia Liu, zou donkere materie kunnen gebruiken als energiebron om ruimtevaartuigen aan te drijven op extreem lange missies.

Liu's concept is gebaseerd op de nog niet geverifieerde aanname dat donkere materie bestaat uit neutralinos, deeltjes zonder enige elektrische lading. Neutralinos zijn toevallig ook antideeltjes, wat betekent dat wanneer ze botsen onder de juiste omstandigheden, ze vernietigen elkaar en zetten al hun massa om in energie.

Als dat waar blijkt te zijn, een pond donkere materie zou bijna 5 miljard keer zoveel energie kunnen produceren als de equivalente hoeveelheid dynamiet. Ja, miljard met een "b." Dat betekent dat een donkere-materiereactor voldoende kracht zou hebben om een ​​raketschip door de kosmos te stuwen. en een kern die groot genoeg is, kan het vaartuig versnellen met bijna de lichtsnelheid, volgens het artikel van Liu.

De sterren bereiken

Zoals een artikel in New Scientist beschrijft, Liu's donkere materiemotor zou heel anders zijn dan een conventionele raket. Eigenlijk, het zou een doos zijn met een deur die zou openen in de richting van de beweging van de raket om donkere materie op te scheppen. Wanneer donkere materie in de doos gaat, de deur gaat dicht, en de doos krimpt om de donkere materie samen te drukken en de vernietigingssnelheid te verhogen. Zodra de deeltjes in energie zijn omgezet, de deur gaat weer open, en de energie stuwt het vaartuig voort. De cyclus zou tijdens de ruimtereis worden herhaald.

Een voordeel van de donkere-materiemotor zou zijn dat een ruimteschip niet veel brandstof hoeft te vervoeren, omdat het onderweg meer zou kunnen verzamelen van de overvloedige donkere materie in delen van het universum. En hoe sneller de raket reist, des te sneller zal het donkere materie opscheppen en versnellen.

Een raketschip van 100 ton (90,7 ton) zou theoretisch binnen een paar dagen de lichtsnelheid kunnen benaderen. Dat, beurtelings, zou de tijd besparen die nodig is om naar Proxima Centauri te reizen, de dichtstbijzijnde ster bij ons zonnestelsel, van tienduizenden jaren tot misschien vijf.

En verder, natuurlijk, er zijn technologieën en uitvindingen die onbekend zijn en onmogelijk lijken - totdat we ons realiseren dat ze mogelijk zijn.

Dat is nu interessant

Een mogelijkheid die door natuurkundigen wordt overwogen, is dat het conventionele universum een ​​onzichtbare dubbelganger zou kunnen hebben die gemaakt is van donkere materie, die bestaat uit spiegelversies van de subatomaire deeltjes waarvan bekend is dat ze bestaan; gespiegelde donkere materie zou dezelfde eigenschappen hebben als gewone materie, maar zou er slechts zwak mee omgaan.