Mørk materie

�Aurora Grefsrud - CERN

aurora.grefsrud@cern.ch

Raskt om meg

• Vokst opp i Bergen
• Studerte i København, Trondheim og Edinburgh
• Sivilingeniørgrad i teknisk fysikk fra NTNU
• Doktorgrad i maskinlæring fra HVL
• Jobber på CERN i triggergruppen til ATLAS-eksperimentet
• Bruker maskinlæring for å filtrere dataen løpende for å bestemme hva vi skal lagre
• Fysiker, maskinlæringsforsker og ingeniør

​

Hva tenker dere på når dere hører ordene “mørk materie”?

• ​

Hvordan beveger ting seg i verdensrommet?

(30 000) 1600 f.Kr

300 f. Kr, Hellas

Nicolaus Copernicus�1500 tallet

Galileo Galilei�Tidlig 1600 tallet

Sir Isaac Newton�År 1687

Newtons tre lover

1. Hvis summen av alle krefter som virker på et objekt er lik null i en retning så endrer ikke objektet hastighet i den retningen.
2. Summen av kreftene = masse * akselerasjon
3. Når et objekt utøver en kraft på et annet, så virker det en like stor kraft tilbake på objektet i motsatt retning

Hvorfor går ting i verdensrommet rundt hverandre?

Den universelle gravitasjonsloven:

Sirkulære baner

Sirkulære baner

Observasjoner som hinter om mørk materie

Astronomi, 1960 tallet

• Vera Rubin, en av de mest berømte kvinnelige astronomene, oppdaget sammen med kollega W. Kent Ford noe merkelig
• De målte rotasjonshastigheten til stjerner og gass i spiralgalakser

Hvordan ville disse målingene sett ut?

Utkanten av galaksen spinner altfor raskt!

Andre observasjoner

• Galaksehoper
• Gravitasjonslinser
• Den kosmiske mikrobølgebakgrunnsstrålingen�kan brukes til å regne ut Universets �energibudsjett:

Så hva kan mørk materie være?

Hva slags egenskaper har mørk materie?

• Det må være rundt 5 ganger mer mørk materie enn den vanlige materien vi kan se i universet.
• Det er “mørkt” - du kan ikke se det med lys og det stråler ikke. Altså er det nøytralt ladet.
• Det er massivt, og det er mye av det over hele universet
• Det er stabilt. Vi tror at mørk materie har vært her siden starten av Universet.
• Det vekselvirker veldig lite med både seg selv og annet materie, utenom gjennom tyngdekraften

Ledende teori: WIMP - Weakly Interacting Massive Particle

Hvordan vi leter etter mørk materie

Indirekte målinger av mørk materie-partikler

Mørk materie kan bli “fanget” i solen.

Mørk materie-partikler møtes og produserer neutrinoer som fyker mot jorden.

IceCube eksperimentet kan måle disse.

Smashing rocks together

Vi vet at mørk materie ble laget i starten av Universet.

Idé: Hvis vi gjenskaper tilstanden rett etter Big Bang, kanskje vi kan lage mørk materie?

Hvordan? Ved å lage verdens største og dyreste maskin for å slå to ting hardt mot hverandre og se hva som skjer!

Protonkollisjoner som kan lage mørk materie

Derek

Leon

Direkte målinger av mørk materie

• Mørk materie vekselvirker veldig lite med vanlig materie
• Men kanskje nok til at vi kan måle det
• Veldig store detektorer
• Over veldig lang tid
• Med høy presisjon

Vi har enda ikke funnet bevis for en �mørk materie-partikkel. Hvis vi gjør det, vil det være en av de største oppdagelsene i moderne fysikk!