Research

Бозон Хіггса: портал в «темний світ»?

Тепер, коли вчені знайшли бозон Хіггса, Великийадронний коллайдер буде шукати ще більш невловиму мета: темну матерію. Нас оточують темна матерія і темна енергія - невидимі субстанції, які пов'язують галактики, але ніяк себе не видають. У новій роботі викладається інноваційний метод пошуку темної матерії силами Великого адронного коллайдера за рахунок експлуатації відносно повільної швидкості потенційної частки.

Темний світ темної матерії

«Ми знаємо напевно, що існує темний світ ів ньому більше енергії, ніж в нашому », говорить Лянь-Тао Вонг, професор фізики університету Чикаго, який досліджує пошук сигналів в великих прискорювачах частинок на зразок ВАК. Робота була опублікована в Physical Review Letters.

Хоча темний світ становить більше 95% Всесвіту,вчені знають про його існування тільки по ефектах, які він надає - на кшталт полтергейсту, який видно тільки якщо щось зсувається на полиці або коли моргає світло. Наприклад, ми знаємо про існування темної матерії, тому що бачимо її гравітаційний вплив - вона допомагає нашим галактик не розлітаються на частини.

Теоретики вважають, що є один особливий видтемної частки, яка може періодично взаємодіяти із звичайною речовиною. Вона буде важче і існувати буде довше інших відомих частинок - до однієї десятої секунди. На думку вчених, кілька разів в десятиліття така частка може попастися в зіткненнях протонів на ВАК, які відбуваються і вимірюються постійно.

«Одна особливо цікава можливість полягає втому, що ці довгоживучі темні частки якимось чином пов'язані з бозоном Хіггса - що Хіггс насправді є порталом в темний світ », говорить Вонг, маючи на увазі останню виявлену фізиками частку в великої теорії роботи Всесвіту. Бозон Хіггса виявили на БАК в 2012 році. «Можливо, Хіггс дійсно може розпадатися на ці довгоживучі частки».

Єдина проблема полягає в тому, щобвідокремити ці події від інших; в 27-кілометровому БАК відбувається більше мільярда зіткнень в секунду, і кожне з них посилає субатомні бризки в усіх напрямках.

Вчені запропонували новий спосіб пошуку,використовує один конкретний аспект такої темної частки. «Якщо вона настільки важка, її виробництво вимагає витрат енергії, тому імпульс не буде великим - вона буде рухатися повільніше швидкості світла», говорить Цзя Лю, перший автор дослідження.

Ця тимчасова затримка виділить її на тліінших частинок. Вченим знадобиться лише підправити систему для пошуку вироблених частинок. Різниця лежить в межах наносекунди - однієї мільярдної частки секунди - або менше. Але ВАК вже має досить хитромудрими детекторами, щоб вловити цю різницю; недавнє дослідження з використанням даних, зібраних в ході останнього пуску коллайдера, показало, що цей метод повинен працювати, плюс детектори стануть ще більш чутливими після прийдешньої модернізації.

«Ми очікуємо, що цей метод збільшить нашучутливість до довготривалим темним часткам на кілька порядків - при цьому використовуючи ті можливості, які вже є у ВАК », говорить Лю. Експериментатори вже працюють над створенням пастки. Коли ВАК знову включиться в 2021 році, після збільшення світності в 10 разів, все три основних детектора буде оснащено новою системою.

«Ми думаємо, що є великий потенціал для відкриття. Якщо частка є, у нас буде спосіб її витягти ».

Думаєте, знайдуть? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.