Most, hogy a tudósok megtalálták a Higgs-bozonot, a Nagy hadron ütköző még ennél is megfoghatatlanabb célt fog keresni: a sötét anyagot. Sötét anyag és sötét energia vesz körül - láthatatlan anyagok, amelyek megkötik a galaxisokat, de nem adják el magukat. Az új munka egy, a potenciális részecske viszonylag lassú sebességének kiaknázásával történő, a sötét anyag keresésének innovatív módszerét vázolja fel a Nagy Hadron Összeütköző segítségével.
A sötét anyag sötét világa
"Biztosan tudjuk, hogy sötét világ van, és benne több energia van, mint a miénk" - mondja Lien-Tao Wong, a Chicagói Egyetem fizikai professzora, aki a jelek keresését vizsgálja olyan nagy részecskegyorsítón, mint az LHC. A munkát a Physical Review Letters-ben tették közzé.
Noha a sötét világ az univerzum több mint 95% -át teszi ki, a tudósok létezéséről csak a meglévő hatások alapján tudnak - mint például a poltergeist, amely csak akkor látható, ha valami a polcon mozog, vagy ha egy fény villog. Például tudunk a sötét anyag létezéséről, mert látjuk annak gravitációs hatását - ez segít galaxisunknak, hogy ne szétváljanak.
A teoretikusok úgy vélik, hogy van egy különleges fajta sötét részecske, amely időszakonként kölcsönhatásba léphet a rendes anyaggal. Nehezebb lesz és hosszabb ideig tart, mint a többi ismert részecske - másodperces tizedig. A tudósok szerint egy ilyen részecske évtizedenként többször elkaphat az LHC protonjainak ütközésein, amelyek folyamatosan mérhetők.
„Különösen érdekes lehetőség az, hogy ezek a hosszú életű sötét részecskék valamilyen módon kapcsolódnak a Higgs-bozonhoz - hogy a Higgs valójában portál a sötét világhoz” - mondja Wong, utalva az utolsó részecskefizikusokra, amelyeket a világegyetem működésének nagy elméletében fedeztek fel. … A Higgs-bozonot az LHC-ben fedezték fel 2012-ben. "Talán a Higgs valóban lebomlik ezeknek a hosszú életű részecskéknek."
Az egyetlen probléma az, hogy ezeket az eseményeket elválasztják a többitől; a 27 kilométeres LHC-n másodpercenként több mint egymilliárd ütközés történik, amelyek mindegyike szubatómiai permetezést ad minden irányba.
Promóciós videó:
A tudósok új keresési módszert javasoltak egy ilyen sötét részecske egyik sajátos szempontja alapján. "Ha olyan nehéz, energiát igényel a termeléshez, így a lendület nem lesz nagy - lassabban halad, mint a fény sebessége" - mondja Jia Liu, a tanulmány első szerzője.
Ez az időkésés kiemelkedik a többi részecskétől. A tudósoknak csak azt kell módosítaniuk a rendszert, hogy megtalálják az általa előállított részecskéket. A különbség a nanoszekundum tartományában van - egy másodperc milliárdodja vagy annál kevesebb. De az LHC már rendelkezik elegendő okos detektorral, hogy felvegye ezt a különbséget; egy nemrégiben elvégzett tanulmány, amely az összeütköző utolsó indulása során gyűjtött adatokat használta, rámutatott, hogy ennek a módszernek működnie kell, és az érzékelők még érzékenyebbé válnak a közelgő frissítés során.
"Arra számítunk, hogy ez a módszer több nagyságrenddel növeli a hosszú élettartamú sötét részecskékkel szembeni érzékenységünket - miközben kihasználja az LHC már meglévő képességeit" - mondja Liu. A kísérletezők már dolgoznak egy csapda létrehozásán. Amikor az LHC 2021-ben ismét bekapcsol, a fényerő tízszeres növekedése után mindhárom fő érzékelőt új rendszerrel látják el.
„Úgy gondoljuk, hogy nagy a felfedezés lehetősége. Ha van egy részecske, akkor módunk van annak kinyerésére."
Ilya Khel