Jika atau ketika proyek yang direncanakan SLAC, Light Dark Matter Experiment (LDMX), menerima pendanaan—keputusan dari Departemen Energi diharapkan dalam setahun ke depan atau lebih—akan memindai untuk materi gelap ringan. Eksperimen ini dirancang untuk mempercepat elektron menuju target yang terbuat dari tungsten di End Station A. Dalam sebagian besar tabrakan antara elektron yang berkecepatan tinggi dan inti tungsten, tidak akan terjadi hal menarik. Namun jarang sekali—dalam rentang sekali setiap 10.000 triliun kali, jika materi gelap ringan ada—elektron akan malah berinteraksi dengan inti melalui gaya gelap yang tidak diketahui untuk menghasilkan materi gelap ringan, secara signifikan menguras energi elektron.
Itu sebenarnya merupakan skenario terburuk untuk materi gelap ringan. Ini adalah tingkat terendah di mana Anda dapat menghasilkan materi gelap untuk cocok dengan pengukuran relik termal. Tetapi Schuster mengatakan materi gelap ringan mungkin muncul dalam satu dari setiap 100 miliar dampak. Jika demikian, maka dengan tingkat tabrakan yang direncanakan dari eksperimen, “itu adalah jumlah materi gelap yang luar biasa yang dapat Anda hasilkan.”
LDMX akan perlu berjalan selama tiga hingga lima tahun, kata Nelson, untuk dengan pasti mendeteksi atau menyingkirkan materi gelap ringan relik termal.
Materi Gelap Ultraringan
Para pemburu materi gelap lainnya memiliki eksperimen mereka disetel untuk kandidat yang berbeda. Materi gelap ultraringan adalah mirip aksion namun tidak lagi diwajibkan untuk memecahkan masalah CP kuat. Karena itu, bisa jauh lebih ringan dari aksion biasa, seberat 10 miliar triliun massa elektron. Massa kecil itu sesuai dengan gelombang dengan panjang gelombang yang besar, sepanjang sebuah galaksi kecil. Faktanya, massa tidak bisa lebih kecil karena jika itu, panjang gelombang yang lebih panjang akan berarti bahwa materi gelap tidak dapat dikonsentrasikan di sekitar galaksi, seperti yang diamati astronom.
Materi gelap ultraringan sangat sangat kecil sehingga partikel gaya gelap yang diperlukan untuk memediasinya diyakini besar. “Tidak ada nama yang diberikan untuk mediator ini,” kata Schuster, “karena itu di luar kemungkinan eksperimen apa pun. Harus ada [di teori] untuk konsistensi, tetapi kami tidak khawatir tentang mereka.”
Kisah asal partikel materi gelap ultraringan bergantung pada model teoritis tertentu, tetapi Toro mengatakan mereka akan muncul setelah Ledakan Besar, jadi argumen relik termal tidak relevan. Ada motivasi yang berbeda untuk memikirkan tentang mereka. Partikel ini secara alami muncul dari teori string, kandidat untuk teori fisika yang mendasar. Partikel lemah ini muncul dari cara enam dimensi kecil mungkin digulung atau “kompak” di setiap titik di alam semesta 4D kita, menurut teori string. “Keberadaan partikel aksion seperti cahaya sangat didorong oleh banyak jenis pemadatan string,” kata Jessie Shelton, seorang fisikawan di University of Illinois, “dan itu adalah sesuatu yang harus kita seriusi.”
Daripada mencoba membuat materi gelap menggunakan akselerator, eksperimen yang mencari aksion dan materi gelap ultraringan mendengarkan materi gelap yang diduga mengelilingi kita. Berdasarkan efek gravitasinya, materi gelap tampaknya terdistribusi paling padat di sekitar pusat Bima Sakti, tetapi satu perkiraan menunjukkan bahwa bahkan di sini di Bumi, kita dapat mengharapkan materi gelap memiliki kepadatan hampir setengah massa proton per sentimeter kubik. Eksperimen mencoba mendeteksi materi gelap yang selalu ada ini menggunakan medan magnet yang kuat. Secara teori, materi gelap etereal akan kadang-kadang menyerap foton dari medan magnet yang kuat dan mengubahnya menjadi foton mikro, yang dapat dideteksi oleh sebuah eksperimen.