Desde 2007, pesquisadores da Universidade de Chicago usaram o Telescópio do Pólo Sul em sua tentativa de ajudar a resolver o mistério cosmológico da energia escura. Pouco se sabe sobre essa força, que não trabalha contra a gravidade e parece ter acelerado a expansão do universo.
A energia escura, diz Michael Turner, diretor do Instituto Kavli de Física Cosmológica. é "o mistério mais profundo em toda a ciência." Desvendando o problema exige a colaboração de pensadores originais de trabalho além dos limites das teorias atuais.
No topo da agenda do instituto de pesquisa são os enigmas da matéria escura e inflação cósmica. Junto com a energia escura, estes são os três pilares da teoria cosmológica moderna ", e nenhum deles pode ser explicado com a física que conhecemos", diz Turner. "Eles estão todos apontando para uma nova física."
"Neste momento, não há confusão - alegações de possíveis detecções, contra-alegações, eo debate animado -. Eo momento é propício para resolver o problema da matéria escura Nossa PFC espera lançar luz crítica sobre a matéria escura", diz Rocky Kolb, o Arthur Holly Compton da Universidade de Professor Emérito em Astronomia e Astrofísica, que lidera o esforço da PFC matéria escura.
O mistério da matéria escura pode ser mais fácil de resolver. Cientistas do Instituto Kavli espera conseguir esta façanha na próxima década. Eles suspeitam que a matéria escura é feita de uma nova forma de matéria, algo que não consiste em quarks, nêutrons ou prótons.
A matéria escura pode revelar-se através de qualquer ou todas as três meios: a detecção direta via terrestres detectores no Observatório Chicagoland para Física de Partículas (Underground COUPP), a detecção indireta no halo galáxia através de satélites e de produção das partículas no Large Hadron Collider do CERN, o laboratório de física de partículas europeu.
O Telescópio do Pólo Sul utiliza um fenômeno chamado de efeito Sunyaev-Zeldovich para identificar quando a energia escura se tornou importante na história do universo. A SPT mede a diferença de temperatura ligeira associada com o efeito SZ para produzir uma imagem do gás em um aglomerado de galáxias. A mancha de fundo escuro no meio das imagens é o efeito SZ a partir de um aglomerado de galáxias.
A NSF criou a Física Fronteiras programa dos Centros de fazer avanços significativos em algumas das fronteiras mais importantes intelectuais em diversas subáreas física, diz Joseph Dehmer, diretor da divisão do NSF da física.
Argonne é um novo parceiro no Uuniversity de Chicago PFC. Cientistas de Argonne e Kavli Institute irá desenvolver simulações em grande escala cosmológica em supercomputadores do laboratório, bem como detectores sensíveis novas para o Telescópio do Pólo Sul, que estuda a radiação cósmica de fundo residual do nascimento do universo. Cientistas Kavli Institute irá investigar a questão da energia escura com o SPT e da Pesquisa de Energia Escura. Este último projeto, liderado pelo Fermilab, vai coletar dados sobre cerca de 300 milhões de galáxias, abrangendo dois terços da história do universo, a fim de medir a energia escura, com precisão de novo.
A imagem abaixo a partir de uma simulação de computador ilustra a formação de aglomerados de galáxias e grandes filamentos em um modelo do universo, que inclui a matéria escura fria e energia escura.
"Neste momento, não há confusão - alegações de possíveis detecções, contra-alegações, eo debate animado -. Eo momento é propício para resolver o problema da matéria escura Nossa PFC espera lançar luz crítica sobre a matéria escura", diz Rocky Kolb, o Arthur Holly Compton da Universidade de Professor Emérito em Astronomia e Astrofísica, que lidera o esforço da PFC matéria escura.
Inflação cósmica é um tipo diferente de problema. Ela surgiu como o mais importante conceito cosmológico desde a teoria do Big Bang, mas muitas das suas afirmações ainda não foram completamente testados. A inflação propõe que o universo se expandiu muito rapidamente em uma pequena fração de segundo após o Big Bang. Uma expansão tão rápida que explicaria algumas questões importantes que a teoria do Big Bang só tem sido incapaz de responder.
"Temos alguns indícios de que a inflação ocorreu, mas nós gostaríamos de tornar o caso muito forte", diz John Carlstrom, o S. Chandrasekhar Professor Emérito em Astronomy & Astrophysics. A indicação mais direta da inflação seria a de olhar para um sinal minuto de polarização da radiação cósmica de fundo, o brilho do Big Bang.
Durante a última década, os cientistas do centro, incluindo Carlstrom e do falecido Bruce Winstein têm vindo a desenvolver uma tecnologia capaz de medir essa polarização. Agora eles precisam para implantar essa tecnologia para ver o que eles podem encontrar.
O Galaxy diário via Universidade de Chicago 
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