DEN MÖRKA MATERIAN Hallands Astronomiska Sällskap

Transkript

1 DEN MÖRKA MATERIAN Hallands Astronomiska Sällskap Anteckningar efter kurs 26/ Arne Sikö 0

2 Inledning Det var meningen att vi skulle ta upp både mörk materia och mörk energi, men det senare hanns inte med, så det fortsätter vi med nästa gång. Men här en inledning till det hela. Av hela universums innehåll av energi/materia kan vi bara direkt observera ca en tjugondel, d.v.s. fem procent. Med direkt observera menas att på något sätt få fram någon fysisk signal, enklast och ursprungligast att få syn på föremålet. Eller också att mäta med ett teleskop - optiskt, gamma-, radio- etc. - eller på något annat sätt få fram en signal, t.ex. med partikeldetektorer för kosmisk strålning. Så här fördelar det sig: Vad som kan observeras 5 % Mörk materia 23 % Mörk energi 72 % Att den mörka materian och energin inte kan observeras beror på att den inte märkbart växelverkar med strålning eller synlig materia. ( Växelverkar är ett ord som används allmänt när något påverkar något, t.ex. när en ordförandeklubba slås i bordet. Hade den inte växelverkat med bordet skulle den bara ha gått rakt genom.) Jo, en växelverkan finns, gravitationen, för all energi och materia har tyngd, gravitation. Vi kan alltså indirekt bli varse mörk materia och energi genom att observera hur dess gravitation påverkar det vi kan se. Att energi också har tyngd kommer sig av ekvivalensen mellan materia och energi, uttryckt med Einsteins formel, E = mc 2. Man kan alltså räkna om den mörka energin till massa, som alltså då blir 72 % av universums massa. Titelbladet: 1

3 Varför mörk materia? På 1930-talet studerade Fritz Zwicky, schweizisk astronom och verksam i USA, Virgohopen, en galaxhop 60 Mly (miljoner ljusår) härifrån. Den innehåller hundtals galaxer och är alltså en hop. Vår lokala grupp, med Vintergatan och Andromedagalaxen som största medlemmar, har bara något tjugotal och betecknas därför bara grupp. Här finns inga elliptiska jättegalaxer som i Virgohopen. Figur 1, Virgohopen. (Bild från NASA.) Galaxen M87 (NGC4484, NGC = New General Catalogue) är en elliptisk jättegalax. I enlighet med universums expansion är Virgohopen på väg från oss, så alla dess galaxer är rödförskjutna. Inte mycket eftersom avståndet är litet, kosmiskt sett, men en intressant sak är att rödförskjutningarna inte är lika, d.v.s. galaxerna i hopen har olika hastigheter i förhållande till oss. Det beror på att det också finns individuella rörelser i hopen, som i en myggsvärm på väg åt något håll och där myggorna rör sig i förhållande till svärmen som helhet. För en astronom i Virgohopen ser det ut som om hopens galaxer rör sig åt olika håll och på samma sätt skulle vederbörande finna lite olika rödförskjutningar i vår galaxgrupp. Att hopen alls har hållit samman under årmiljarderna sedan den bildades beror på att galaxerna skapar ett gemensamt gravitationsfält som är starkt nog att inte tillåta någon galax att ge sig av. Plejaderna är ett mer lokalt exempel på samma sak. I stället rör galaxerna sig i komplicerade banor kring hopens centrum. Zwicky kunde mäta hastigheterna och beräknade sedan hur stor massa som behövdes för att åstadkomma de gravitationskrafter som var nödvändiga för att hålla 2

4 samman hopen; större farter kräver ju större krafter för att få en galax på väg ut att vända inåt igen. Han fick fram en massa som var flera gånger större än den som kunde observeras, den lysande massan. Det var sensationellt, men tiden var inte mogen för antagande om materia av annat slag än den vi kan se. Kunskapen om de atomära förhållandena var rätt ny och först nyligen stod det t.ex. någorlunda klart hur solen alstrar sin energi. Man bortsåg alltså helt enkelt från Zwickys upptäckt och antog nog att en naturlig förklaring förr eller senare skulle dyka upp. Figur 2, området Virgo HI21. Det ligger i Virgohopen, sträcker sig ut från galaxen NGC4254 och består av neutral vätgas. Sådant betecknas HI (romersk etta) och 21 är ett löpande nummer. Joniserad vätgas betecknas HII. Neutralt väte kan bara direkt observeras med radioteleskop och då med hjälp av den s.k. 21 centimetersstrålningen den avger. (Mikrovågsugnar arbetar i närheten, på ca 12 cm, och i det området ligger också mobiltelefoner.) Även här kan Dopplereffekten utnyttjas för hastighetsbestämning. Man finner att gasens hastighet är så stor att det måste finnas mycket mer massa än den som själva gasen står för. Vintergatans och andra galaxers rotation ger liknande problem. I figur 3a ser man att rotationshastigheten kring centrum stiger från noll och når drygt 200 km/s på solens avstånd ( ljusår). Sedan borde den sjunka eftersom, med ökande avstånd, gravitationen från den massa vi kan se minskar kraftigt. En svagare gravitation gör ju att mindre fart behövs för att hålla ett föremål i bana, något som vi kan se i solsystemet också. Men farten minskar inte utåt så mycket som den borde, utan ganska sakta som bilden visar. I den lilla galaxen M33 i den lokala gruppen ökar den till och med utåt som figur 3b visar. Av mätningarna kan man räkna baklänges och få reda på hur mycket massa som behövs, och den visar sig allmänt vara ca fem gånger större än den vi kan se. 3

5 a b Figur 3, galaxers rotationskurvor. a) Vintergatan. b) Spiralgalaxen M33. Avståndet från centrum är i parsec, pc. 1 pc = 3,26 ljusår. En närmare beräkning utgående från rotationskurvan visar att den mörka materian i Vintergatan fördelar sig enligt figur 4. Det blåfärgade området är den mörka materian, som bildar en halo som sträcker sig långt utanför vår galax. Den bör också finnas i solens närhet, vilket gjort att man har försökt se om den visar sig genom att påverka stjärnorna i vårt grannskap. Dess gravitation borde ju inverka på stjärnornas banor, men någon sådan hittades inte. Resultatet har setts som ett svårt slag för teorin om mörk materia, men man har också påpekat tvivelaktigheter i undersökningsmetoden. 4

6 Figur 4,beräknad fördelning av mörk materia i Vintergatan. Sfären till vänster visar det undersökta området. Gevärskulehopen, the Bullet Cluster, i figur 5 är ett starkt skäl för mörk materia. Två galaxhopar, 3,7 miljarder ljusår härifrån, har kolliderat. Nästan inga stjärnor krockar, men det bildas stötvågor så att gasen, mest väte, kommer i stark rörelse och hettas upp till flera miljoner grader. Då avger den röntgentrålning som vi kan observera. Det är de rödfärgade områdena i figuren. Figur 5, Gevärskulehopen. Här används falska färger: röntgenstrålning har ju ingen färg, men områdena som avger den har gjorts röda. 5

7 När hoparna passerade genom varandra bromsades de p.g.a. friktion mot gasen och saktade därför ned. Men den mörka materian i hoparna, som ju inte känner av någon friktion, fortsatte utan att stoppas och har därför hunnit längre. Det är de blåfärgade områdena, ett till vänster och ett svagare till höger. De har kunnat kartläggas genom sin påverkan på strålning som kommer från föremål bakom, på mycket större avstånd. (s.k. gravitationell mikrolinseffekt, gravitational micro lensing ). I motsats till fallet med galaxernas rotationskurvor är påverkan här oberoende av Newtons gravitationslag, vilket är en fördel. Man har t.o.m. föreslagit modifiering av den lagen för att komma runt problemet med den mörka materian. Figur 6 visar en ännu mer storslagen verkan av mörk materia, en gravitationslins. I förgrunden, fast på två miljarder ljusår, ligger galaxer som se ut som sådana brukar se ut och man kan urskilja både elliptiska och spiralformade. x x Figur 6, galaxhopen Abell 68. Den ligger på avståndet ca två miljarder ljusår och är fotograferad i infrarött med Hubbleteleskopet. Det ser ut att droppa från galaxen uppe till höger, men det är gas som pressas ut från galaxen av gas i den omgivande rymden, som den passerar. 6

8 Strecken är deformerade bilder av mycket mer avlägsna föremål, oftast kvasarer, som är tilläckligt ljusstarka för att synas på sådana avstånd. De ligger ungefär i synlinjen bakom galaxhopen, så när strålningen från dem passerar hopen böjs den av enligt den allmänna relativitetsteorin. Så sker ju med ljus som passerar solen också, så lite att det knappt är märkbart, men med galaxhopens massa blir den gravitationella avböjningen avsevärd. Den följer relativitetsteorins lagar, men liknar i viss mån ljusets avböjning i optiska linser, varför man säger att galaxhopen fungerar som en gravitationslins. Resultatet kan bli streck som ligger symmetriskt kring den avböjande galaxhopen om kvasaren ligger rakt bakom. De formar ibland ringar kring galaxhopen, Einsteinringar, som man antydningsvis ser på försättsbladet. De båda kryssmarkerade sakerna i figur 6 är deformerade bilder av samma, bakomliggande galax. Trots deformationen kan man lära sig något om galaxen och även om de föremål som bara yttrar sig som streck, något som underlättas av att linseffekten förstärker bilderna av de avlägsna föremålen. (Det är vad optiska linser också ofta gör.) Men avböjningens storlek ger också besked om hur mycket massa som behövs för att åstadkomma den, d.v.s. galaxhopens massa. Också här visar det sig saknas en hel del, så att också här fyra-fem gånger mer behövs än vad man kan se. Figur 7, galaxernas fördelning i universum. Man ser en trådig struktur med knutpunkter och tomrum, voids. Bilden har gjorts med hjälp av Sloan Digital Sky Survey, SDSS, ett projekt där miljontals galaxer avbildats automatiskt med ett tvåmetersteleskop. Det har också tagit upp mycket avlägsna supernovor för studium av den mörka energin. 7

9 Också för att galaxer över huvud taget skulle kunna bildas behövdes mycket mer materia än vad vi kan observera. När det som skulle bli en galax drog sig samman av sin egen gravitation frigjordes gravitationsenergi som ledde till upphettning och därför också till ökat tryck. Så småningom inställde sig en jämvikt med ett utåtriktat tryck som precis balanserade den inåtriktade gravitationskraften och sammandragningen slutade. Med den massa vi kan observera skulle på så vis inga galaxer någonsin kunna bildas En del av energin strålade visserligen ut som IRstrålning, men inte tillräckligt. Med mörk materia som bidrar med ökad gravitation men inte med tryck den växelverkar ju inte annat än gravitationellt kunde emellertid sammandragningen fortsätta till tillräcklig densitet så att galaxernas stjärnor kunde börja bildas. Vad består den mörka materian av? En näraliggande förklaring är att den är vanlig materia som är svår att se, t.ex. sådant som svarta hål och bruna dvärgar. De senare med för liten massa för att kunna bli till stjärnor kunde det finnas mycket av eftersom det är välkänt att det bildas fler lätta stjärnor än tunga. (Sådana som Sirius, Polaris, Vega, Deneb, Aldebaran etc. är i själva verket mycket ovanliga.) De kallas för MACHO, Massive Compact Halo Objects eftersom de borde befinna sig i Vintergatans halo. Men man kan visa att Ursmällen över huvud taget inte har kunnat alstra på långt när så mycket vanlig materia som behövs och dessutom har sofistikerade metoder att hitta MACHOS i Vintergatan gett negativa resultat. I stället tänkte man sig ett tag att neutrinerna skulle vara lösningen. Vi återkommer till dem längre fram, men konstaterar nu bara att de inte längre är aktuella. Vi träffas visserligen alla av några miljarder varje sekund per kvadratcentimeter av våra kroppar, så det finns en hel del. Vi påverkas inte av dem och de går i stort sett obehindrat rakt genom jorden, men de går rakt genom galaxer också och kan därför inte ha deltagit i deras tillkomst. De tillhör kategorin HDM, Hot Dark Matter och betecknas också WIMP, Weakly Interacting Massive Particles. De har ju massa (om än oerhört liten) och växelverkar som vi sett bara svagt med känd materia. På något år kanske man påverkas av någon enstaka av de inkommande neutrinerna. Cold dark matter, CDM Den kalla mörka materian är sådan som håller sig innanför en galax och alltså har en chans att påverka den, t.ex. då den bildades. Men i motsats till neutrinerna, som faktiskt finns de upptäcktes på 1950-talet finns bara teorier om vad den kan vara. Kanske är det som med neutrinerna, att det tog tjugo år mellan teori och upptäckt. Med partikelacceleratorn LHC Vid CERN (utanför Genève) hoppas man 8

10 emellertid kunna hitta något redan i år (2013) och eftersom det i så fall kommer att bli genomgripande för vår förståelse av naturen tar vi en titt på vad det kan vara. Det är två sorter, axioner och supersymmetriska partiklar. Axioner I båda fallen är den stora symmetrin i naturen grundläggande. T.ex. finns lika mycket positiv som negativ elektrisk laddning, en hastighet åt ett håll kan alltid motsvaras av en åt andra hållet (med negativt tecken), själva universum verkar vara likadant åt alla håll och vi människor är också i hög grad symmetriska. Det finns egentligen bara två problem. Ett är tiden, som (till mångas teoretikers förvåning och troligen till minst lika mångas lättnad) bara tycks kunna gå åt ett håll. Ett annat är det säkra faktum att det finns materia alls, inte bara strålning. Under den första sekunden efter Ursmällen fanns både materia och antimateria (se nedan). När materia träffar på antimateria förintas båda (s.k. annihilation) och blir till gammastrålning. Enligt symmetrilagarna borde det ha funnits exakt lika mycket av båda sorterna, d.v.s. allt skulle förintas och bara strålning bli kvar. Men på 1950-talet upptäcktes en liten asymmetri som gjorde att vanlig materia övervägde lite så att något trots allt blev kvar. Asymmetrin är mycket liten och man förstår inte helt hur det fungerar, men eftersom nya partiklar brukar dyka upp i sådana här sammanhang antar man det här också. Detta är den än så länge hypotetiska axionen. Antipartiklar och neutrinos Figur 8. Överst Paul Dirac under en föreläsning. Till höger spår från elektroner och positroner i en s.k. bubbelkammare. 9

11 1928 var engelsmannan Paul Dirac sysselsatt med att försöka foga samman de båda teorier som utgjorde den moderna fysiken: kvantmekaniken och relativitetsteorin. Det var mycket komplicerat, men det viktiga med en av ekvationerna kan man förstå med ekvationen x 2 = 1. Lösningen är x = ± 1, d.v.s. både +1 och -1 är lösningar (två minus gånger varandra ger ju plus). Om det var en längd som skulle beräknas (t.ex. i en kvadrat) stryker man dock minustecknet eftersom längder är positiva. Här var x elektronens laddning och den är negativ, vilket då varit känt länge. Alltså skulle den positiva lösningen x = 1 strykas, men det gjorde inte Dirac. I stället antog han att det faktiskt fanns elektroner som var positiva, positroner. Det var en djärv hypotes, men fyra år senare hittades den i den kosmiska strålningen. Figur 8 visar elektroner och positroner från kosmisk strålning i en apparat där atomära partiklar lämnar spår. Apparaten sitter i en stor magnet och eftersom negativa och positiva laddningar böjs av åt olika håll i magnetfält ser man spiralformade banor i motsatta riktningar. Elektroner och positroner är antipartiklar och positronen således den första antipartikel som hittats. Den träffar mycket snart på en elektron så att båda förintas till gammastrålning, ett bra exempel på hur massa direkt kan bli till energi enligt formeln E = mc 2. Det om asymmetrin ovan betyder alltså att det från början fanns lite fler elektroner än positroner så att några elektroner blev över. Positronen blev viktig för att förstå solens energiproduktion. Den består ju mest av väte, som alltså bör vara själva bränslet. Vid den höga temperaturen är det helt joniserat, d.v.s. det består av protoner vätekärnorna och fria elektroner. Reaktionerna startar med att två protoner kolliderar så att de går samman. Men de kan inte hålla ihop, utan en av dem blir till en neutron. Den nya atomkärnan är nu en deuteron, en kärna av tungt väte; typiskt för väte är ju att det har precis en proton i kärnan. (Vatten med sådant väte är tungt vatten, deuterium.) Neutrino, betecknas med den grekiska bokstaven för n, ny. P + P P N + e + + υ Två protoner Positron Deuteron Hur blir protonen till en neutron? Jo, den avger en positron: P N + e + + υ Laddning Protonen avger alltså sin positiva laddning som en positron. Neutronen binds till den andra protonen och bildar deuteriumkärnan och den lättrörliga positronen ger 10

12 sig av. Den träffar mycket snabbt på en av de många elektronerna och förintas till gammastrålning, som är en del av den energi som solen alstrar. (Vid ytan har den via många stötar blivit till det solljus vi ser.) Reaktionen visar den viktiga principen att laddningen bevaras (konserveras, säger man ofta). Sådana reaktioner lyckades man göra på jorden genom att få upp protoner till mycket höga farter i acceleratorer och låta dem krocka. (Samma sak görs i LHC, men med mycket större energier.) Då visade det sig att något inte stämde. När energierna räknades samman fick man för lite efter reaktionen, så en del energi måste komma ut på ett annat vis. Vanlig strålning var det inte och inte någon laddad partikel eftersom den totala laddningen då inte skulle bevaras. Då föreslog den schweiziske fysikern Wolfgang Pauli en hypotetisk, liten och neutral partikel som han kallade neutrino. Om den hade någon massa var inte säkert, men nu vet vi att den troligen har det, men är oerhört liten. Elektronens och positronens massa är 1800 gånger mindre än protonens och neutronens och neutrinons bör vara tusentals gånger mindre än de förras massor. De betraktades som mycket svårfångade och närmast spöklika saker, men upptäcktes (I kärnreaktorer, som alstrar stora mängder neutrinos.) Vi vet också att ca 10 % av den energi som alstras i solen ger sig av som neutrinos. Figur 9, neutrinodetektorn i Sudbury, nära Ontario i Kanada. Den innehåller 1000 ton tungt vatten, som då och då fångar upp någon av neutrinerna. Då avges en ljusblixt, som detektorer runt kärlet registrerar. För att inte kosmisk strålning ska kunna störa ligger anordningen 2000 meter under marken. Där nere finns radioaktiva ämnen, t.ex. uran, vars strålning stoppas av tjocka väggar kring neutrinodetektorn. 11

13 För att komma vidare till den mörka materian går vi tillbaka till ursmällen igen. Efter en sekund fanns det bl.a. protoner och neutroner. Med de senare är det så att fria neutroner inte är stabila, utan radioaktiva, d.v.s. de sönderfaller spontant. (Tillsammans med protoner i atomkärnor är de oftast stabila.) Det går till så här: Elektron Antineutrino N P + e - + υ (+energi) Laddning Neutronen blir till en proton och en elektron så att den totala laddningen bevaras. En neutrino kommer ut här också, men understruken, vilket beror på att den är en antineutrino. (De brukar skrivas med streck över, men det fixar inte datorn här.) Vi behöver inte gå närmare in på det, men en annan lag om bevarande säger att det totala antalet antipartiklar inte kan ändras och före reaktionen fanns inga, bara neutronen. Efteråt tar så att säga partiklen e - (elektronen) och antipartikeln υ ut varandra i det avseendet, liksom tidigare antipartikeln e + och partikeln υ. Med det här har en annan symmetriegenskap i naturen uppenbarat sig: Alla partiklar har sin antipartikel. Standardmodellen Allt det här är sådant som ingår i det som kallas standardmodellen för den subatomära världen. Den anses vara tidernas mest framgångsrika teori och förklarar alla atomära skeenden med en förbluffande noggrannhet. I standardmodellen är elektroner, neutrinos och deras antipartiklar elementarpartiklar, d.v.s. de kan inte delas upp i mindre delar, utan tillhör naturens minsta, odelbara enheter. Protonen och neutronen är delbara och består av kvarkar; att de trots allt ändå ibland kallas elementarpartiklar beror på att kvarkarna inte finns fria i naturen u u u u u d u d d d d d Proton Antiproton Neutron Antineutron Figur 10, kvarkar i protoner och neutroner och deras antipartiklar. u är uppkvark och d nedkvark. Kvark Uppkvark u Antiuppkvark u Nedkvark d Antinedkvark d Laddning + 2/3-2/3-1/3 1/3 Som figuren visar består protonen av två uppkvarkar u och en nedkvark d (down). Med de givna laddningarna blir dess totala laddning 2/3 + 2/3 1/3 = 1 som sig 12

14 bör och man kontrollerar lätt att neutronens laddning blir 0. Antiprotonen (ofta kallad negatron) består av motsvarande antikvarkar: antiuppkvark och antinedkvark. Andra kvarkar med sina antikvarkar finns också och har fått namn som särkvark och charmkvark. De bildar ett zoo av partiklar i standardmodellen och är inte hypotetiska, utan har hittats. Den som återstår är den berömda Higgspartikeln men som nu verkar vara på väg att avslöjas av LHC. På sin tid menade Newton menade att gravitationskraften verkar på avstånd, utan något som helst medium emellan som förmedlade kraftverkan. Hur snabbt det skulle gå var okänt och han fick snabbt kritik trots teorins omedelbara och stora framgång. Numera anses också den sortens avståndsverkan vara orimlig, utan något måste förmedla kraften. Någon eter som gör det finns inte, utan man antar att partiklar som rör sig mellan föremålen med ljushastighet ordnar saken. För gravitationens del är det gravitoner, men gravitationskraftens obetydliga styrka är troligen det som gör att man inte hittat den. Kraften s.k. kärnkrafter som håller samman kvarkarna i protoner och neutroner förmedlas av gluoner, klisterpartiklar. De håller därmed också ihop atomkärnorna. När strålning som ljus eller gammastrålning påverkar materia anses den bestå av fotoner, ljuspartiklar. De kraftförmedlande partiklarna är av speciellt slag och kan t.ex. inte bygga upp atomer. De kallas bosoner efter den indiske fysikern Satyendra Bose. De som bygger upp atomerna kvarkar, elektroner etc. är s.k. fermioner. Alltså: Fermioner Uppkvark Nedkvark Elektron Neutrino plus deras antipartiklar Bosoner Foton Gluon Graviton Higgspartikeln Figur 11, Satyendra Bose, Förutom fysik ägnade han sig åt kemi, geologi, antropologi m.m. Bose var bengalier och talade, förutom bengaliska, engelska, tyska, franska och sanskrit. 13

15 SUSY Trots standardmodellens stora framgångar innehåller den en del problem, ett t.ex. värdena på partiklarnas massor. De är välbestämda, både teoretiskt och genom mätningar, men verkar godtyckliga när man i stället kan tycka att de borde ingå i något slags mönster. Ett förslag till förbättring leder till att protonen borde vara instabil, d.v.s. sönderfalla spontant. Sådana sönderfall måste i så fall vara ytterst osannolika, alltså protonens halveringstid extremt lång, annars hade vi säkert inte funnits till. Halveringstiden är den tid det tar för hälften av ett givet antal protoner att sönderfalla. Försök att mäta protonernas eventuella halveringstid har gjorts med resultatet att den måste vara större än år (10 32 år). Det är ett betryggande värde för vår del vi består ju av protoner men 100 till 1000 gånger för stor för att passa in i en förbättrad standardmodell. Ett annat problem är gravitationen, en av de fyra grundläggande naturkrafterna: Den starka kraften Den elektromagnetiska kraften Den svaga kraften Gravitationen Den mellan kvarkar Elektriska krafter Krafter vid neutrinoreaktioner Tyngdkraften I standardmodellen har man lyckats göra en teori som omfattar de tre första krafterna, de är förenade. Den mer praktiska innebörden är att de fungerar som en enda kraft vid mycket höga energier, d.v.s. sådana som fanns under en första liten bråkdel av en sekund efter ursmällen. De har också uppnåtts i acceleratorer, så teorin är väl underbyggd. Men gravitationen har man inte fått med trots det rimliga antagandet att det borde gå. Här kommer supersymmetrin, SUSY, upp. Om naturen är så grundläggande symmetrisk som man kan vänta sig finns ingen anledning att den ska sluta vid det man nu kan se. Ett stort steg togs ju t.ex. då symmetrin med partiklar-antipartiklar stod klar. Då dubblades plötsligt antalet elementarpartiklar och nu är det kanske dags igen! Hur ska det gå till? Det man tänker sig är att varje fermion motsvaras av en supersymmetrtisk boson och omvänt att varje boson har en supersymmetrisk fermion. De här nya partiklarna kallas gemensamt spartiklar. Känd Supersymmetrisk Spartikel Fermion Boson Skvark, selektron, sneutrino Boson Fermion Gravitino, higgsino, gluino, neutralino 14

16 Som man ser börjar alla de supersymmetriska bosonerna med s och de supersymmetriska fermionerna slutar med ino. Den gamla fermionkvarken blir skvark som boson och elektronen blir selektron. Gravitonen blir gravitino som supersymmetrisk fermion och eftersom den sökta Higgspartiklen är en boson är dess nya motsvarighet en higgsino o.s.v. Om den mörka materian består av någon av de här supersymmetriska partiklarna måste den vara stabil, åtminstone över de årmiljarder som universum har varit till. Man kan också visa teoretiskt att den lättaste av dessa spartiklar måste vara stabil, den s.k. LSP, Lightest Supersymmetric Particle. Gravitinon har varit en tänkbar kandidat, men nu lutar man åt neutralinon. Skulle man kunna hitta den? Teorin visar att de supersymmetriska partiklarna har hundra till tusen gånger större massa än protonen. Det motsvarar så mycket energi att bara LHC skulle kunna komma upp till den, och just nu håller man på att justera den stora acceleratorn så att det kan bli möjligt. Så det kan tänkas att någon supersymmetrisk partikel, kanske neutralinon, dyker upp inom ett par år. Skulle det hända är det ett historiskt genombrott. 15