Έρευνα

Higgs boson: μια πύλη στον "σκοτεινό κόσμο";

Τώρα που οι επιστήμονες έχουν βρει το μποζόνιο Higgs, BigΟ Επιταχυντής Αδρονίων θα αναζητήσει έναν ακόμα πιο εύθραυστο στόχο: τη σκοτεινή ύλη. Είμαστε περιτριγυρισμένοι από τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια - αόρατες ουσίες που δεσμεύουν τους γαλαξίες, αλλά δεν δίνουν τον εαυτό τους μακριά. Το νέο έργο παρουσιάζει μια καινοτόμο μέθοδο αναζήτησης της σκοτεινής ύλης από τον Large Hadron Collider λόγω της εκμετάλλευσης της σχετικά χαμηλής ταχύτητας ενός δυναμικού σωματιδίου.

Ο σκοτεινός κόσμος της σκοτεινής ύλης

"Γνωρίζουμε σίγουρα ότι υπάρχει ένας σκοτεινός κόσμος καιυπάρχει περισσότερη ενέργεια σε αυτήν από τη δική μας ", λέει ο Lien-Tao Wong, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου, ο οποίος μελετά την αναζήτηση σημάτων σε μεγάλους επιταχυντές σωματιδίων όπως ο LHC. Το έργο δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters.

Αν και ο σκοτεινός κόσμος είναι περισσότερο από το 95% του σύμπαντος,Οι επιστήμονες γνωρίζουν την ύπαρξή του μόνο από τις επιπτώσεις που έχει - όπως ένας poltergeist, ο οποίος είναι ορατός μόνο αν κινείται κάτι στο ράφι ή όταν αναβοσβήνει το φως. Για παράδειγμα, γνωρίζουμε για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, επειδή βλέπουμε την βαρυτική της επίδραση - βοηθά τους γαλαξίες μας να μην διασκορπίζονται σε μέρη.

Οι θεωρητικοί πιστεύουν ότι υπάρχει ένα ιδιαίτερο είδοςένα σκοτεινό σωματίδιο που μπορεί να αλληλεπιδρά περιοδικά με τη συνηθισμένη ύλη. Θα είναι πιο δύσκολο και θα υπάρχει περισσότερο από άλλα γνωστά σωματίδια - μέχρι το ένα δέκατο του δευτερολέπτου. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αρκετές φορές μια δεκαετία, ένα τέτοιο σωματίδιο μπορεί να συλληφθεί σε σύγκρουση πρωτονίων στο LHC, οι οποίες συμβαίνουν και μετριούνται συνεχώς.

"Μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα ευκαιρία είναι ναότι αυτά τα μακρόβια σκοτεινά σωματίδια σχετίζονται κατά κάποιο τρόπο με το μποζόνιο Higgs - ότι ο Higgs είναι στην πραγματικότητα μια πύλη στον σκοτεινό κόσμο ", λέει ο Wong, αναφερόμενος στο τελευταίο σωματίδιο που ανακαλύφθηκε από τους φυσικούς στη μεγάλη θεωρία του Σύμπαντος. Το μποζόν του Higgs ανακαλύφθηκε στο LHC το 2012. "Ίσως ο Χίτς να μπορέσει πραγματικά να χωρίσει σε αυτά τα μακρόβια σωματίδια."

Το μόνο πρόβλημα είναι αυτόνα χωρίσουν αυτά τα γεγονότα από τα υπόλοιπα. στο 27χλμ. LHC, εμφανίζονται πάνω από ένα δισεκατομμύριο συγκρούσεις ανά δευτερόλεπτο και κάθε ένας από αυτούς στέλνει υποατομικές πιτσιλίσματα προς όλες τις κατευθύνσεις.

Οι επιστήμονες πρότειναν έναν νέο τρόπο αναζήτησης,χρησιμοποιώντας μία συγκεκριμένη όψη ενός τέτοιου σκοτεινού σωματιδίου. "Αν είναι τόσο βαρύ, η παραγωγή του απαιτεί ενέργεια, οπότε η ώθηση δεν θα είναι μεγάλη - θα κινηθεί πιο αργά από την ταχύτητα του φωτός", λέει ο Jia Liu, ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

Αυτή η χρονική καθυστέρηση θα το ξεχωρίσει.άλλα σωματίδια. Οι επιστήμονες θα χρειαστεί μόνο να διορθώσουν το σύστημα για να αναζητήσουν παραγόμενα σωματίδια. Η διαφορά είναι μέσα σε ένα νανοδευτερόλεπτο - ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου - ή λιγότερο. Αλλά ο LHC έχει ήδη αρκετά εξελιγμένους ανιχνευτές για να πιάσει τη διαφορά. μια πρόσφατη μελέτη που χρησιμοποίησε δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά την τελευταία έναρξη του επιταχυντή έδειξε ότι αυτή η μέθοδος πρέπει να λειτουργήσει και οι ανιχνευτές θα γίνουν ακόμα πιο ευαίσθητοι μετά τον επερχόμενο εκσυγχρονισμό.

"Αναμένουμε ότι αυτή η μέθοδος θα μας αυξήσειευαισθησία σε μακρόβια σκοτεινά σωματίδια από διάφορες τάξεις μεγέθους - χρησιμοποιώντας τις δυνατότητες που υπάρχουν ήδη στο BAC ", λέει ο Liu. Οι εμπειρογνώμονες εργάζονται ήδη για τη δημιουργία μιας παγίδας. Όταν το LHC ενεργοποιηθεί ξανά το 2021, αφού αυξηθεί η φωτεινότητα 10 φορές, και οι τρεις κύριοι ανιχνευτές θα είναι εξοπλισμένοι με ένα νέο σύστημα.

«Πιστεύουμε ότι υπάρχει μεγάλη δυνατότητα για ανακάλυψη. Εάν υπάρχει ένα σωματίδιο, θα έχουμε έναν τρόπο να το εξαγάγουμε. "

Σκεφτείτε, θα βρείτε; Πείτε μας στο chat μας στο Telegram.