På leiting etter ukjend materie

Så tidleg som på 1930-talet vart det gjort eksperimentelle observasjonar som tyda på at det er meir masse i universet enn det vi kan gjere greie for med dei partiklane vi kjenner til. Sidan den gong har ei rekke eksperiment støtta opp under dette biletet, og det vert i dag anslått at det er om lag fem gongar så mykje masse knytt til denne ukjende materien som til vanleg materie. Denne materien sender korkje ut, eller absorberer, lys, noko som har gitt den tilnamnet mørk materie.

Trass i at eksistensen av mørk materie er veletablert, veit ein framleis ikkje kva den består av. Ei populær forklaring er at den består av ein ny type partikkel som er stabil, elektrisk nøytral og berre vekselverkar svakt med vanleg materie. Slike partiklar oppstår i fleire teoriar i partikkelfysikk, mellom anna i supersymmetri, som introduserer partner-partiklar til dei allereie kjende partiklane.

Hovuddelen av Dale si avhandling omhandlar søk etter supersymmetrisk mørk materie skapt i proton-proton kollisjonar produsert av Large Hadron Collider ved den europeiske organisasjonen for kjernefysisk forsking (CERN). I desse kollisjonane kan delar av protona sin kinetiske energi bli omdanna til nye, tunge partiklar med svært kort levetid. Dei omlag 600 millionar kollisjonane som blir skapte kvart sekund vert registrerte av ATLAS-detektoren, og analysert i søken etter spor av supersymmetriske partiklar. Ettersom dette studiet ikkje finn bevis for eksistensen av slike partiklar, blir resultata nytta til å snevre inn det gyldige parameterrommet til supersymmetriske modellar. 

Siste del av arbeidet omhandlar potensialet for å oppdage mørk materie ved det planlagde teleskopobservatoriet Cherenkov Telescope Array (CTA). Studien evaluerer den forventa eksperimentelle sensitiviteten til signal frå annihilasjon av mørk materie til fotonpar i galaksesenteret. 

Personalia:

Ørjan Dale er fødd i 1987 og oppvaksen i Dale i Sunnfjord. Han fullførde mastergraden i fysikk ved Universitetet i Bergen i 2011. Sidan desember 2011 har han arbeidd med doktorgraden ved Institutt for fysikk og teknologi, Universitetet i Bergen, under rettleiing av professor Heidi Sandaker og professor Anna Lipniacka.