Niet de experimenten van de Large Hadron Collider diep onder de grond, noch de zoektocht hoog in de ruimte gaat voor antwoorden zorgen. Nee: donkere materie vindt men tegenwoordig gewoon op het bureau. Tenminste, dat hopen sommige wetenschappers te bewerkstelligen.
Uit recente, theoretische resultaten is gebleken dat kleine hoeveelheden materie op het bureau wel eens dezelfde eigenaardige kenmerken kunnen hebben als de nog te identificeren donkere materie. En daarmee kan bureau-onderzoek wel eens een mooie aanvulling op de research onder de grond en in de ruimte vormen. Zo concluderen theoretici van het Stanford Institute for Materials and Energy Science (SIMES).
Donkere materie is vooralsnog vooral iets geheimzinnigs. Naar schatting zou ongeveer een kwart van het heelal uit de stof bestaan, maar niemand heeft de deeltjes ooit gezien. “Bureau-experimenten kunnen heel illustrerend zijn,” vertelt onderzoeker Shoucheng Zhang. “We kunnen aan het bureau observaties doen die ons helpen om de grotere mysteries van ons heelal te begrijpen.”
In het gepubliceerde onderzoek is te lezen hoe het theoretisch gezien mogelijk moet zijn om axionen – bijzonder kleine en lichte deeltje die wellicht donkere materie zijn of vormen – te vinden. In de opzet werken de onderzoekers met topologische isolatoren. Het elektromagnetische gedrag van deze isolatoren is gelijk aan de wiskundige vergelijkingen die het gedrag van axionen beschrijven. De wetten die dus in de isolatoren gelden, gelden ook voor axionen. Theoretisch gezien zou het dus mogelijk moeten zijn om een axion in de isolatoren waar te nemen. “Dat beiden beschreven worden door dezelfde wiskundige vergelijking is de schoonheid van natuurkunde,” meent Zhang. “Wiskunde is zo krachtig: het betekent dat we deze dingen in topologische isolatoren kunnen bestuderen, het is alsof deze (de isolatoren, red.) een mini-heelal zijn.”
Uiteindelijk moeten de experimenten ervoor zorgen dat de axionen kunnen worden waargenomen. Daarna kunnen de natuurkundige kenmerken van het deeltje bepaald worden, wat de zoektocht ernaar in de ruimte vanzelfsprekend versimpeld. In theorie is het allemaal mogelijk. De toekomst zal uitwijzen of het ook in de praktijk zo werkt.
