Nyní, když vědci našli Higgsův boson, bude velký Hadron Collider hledat ještě nepolapitelnější cíl: temnou hmotu. Jsme obklopeni temnou hmotou a temnou energií - neviditelnými látkami, které vážou galaxie, ale nedávají se pryč. Nová práce nastiňuje inovativní metodu pro vyhledávání temné hmoty velkým hadronovým srážkem využíváním relativně pomalé rychlosti potenciální částice.
Temný svět temné hmoty
"Určitě víme, že existuje temný svět a je v něm více energie než náš," říká Lien-Tao Wong, profesor fyziky na Chicagské univerzitě, který zkoumá hledání signálů ve velkých urychlovačích částic, jako je LHC. Práce byla publikována ve fyzických recenzních dopisech.
Ačkoli temný svět tvoří více než 95% vesmíru, vědci vědí o jeho existenci pouze z účinků, které má - jako poltergeista, což je vidět pouze tehdy, když se něco pohybuje na polici nebo když bliká světlo. Například víme o existenci temné hmoty, protože vidíme její gravitační účinek - pomáhá našim galaxiím neletět.
Teoretici se domnívají, že existuje jeden zvláštní druh temné částice, která může pravidelně interagovat s běžnou hmotou. Bude těžší a vydrží déle než jiné známé částice - až do jedné desetiny sekundy. Podle vědců může být taková částice několikrát za deset let zachycena při srážkách protonů na LHC, které se vyskytují a jsou neustále měřeny.
"Jednou obzvláště zajímavou možností je, že tyto dlouho žijící temné částice nějak souvisí s Higgsovým bosonem - že Higgs je ve skutečnosti portálem temného světa," říká Wong s odkazem na poslední fyziky částic objevené ve velké teorii toho, jak vesmír funguje. … Higgsův boson byl objeven na LHC v roce 2012. "Možná se Higgsové skutečně mohou rozpadnout na tyto dlouho žijící částice."
Jediným problémem je oddělit tyto události od ostatních; na 27 km LHC dochází k více než miliardě srážek za sekundu, z nichž každá vysílá subatomický sprej ve všech směrech.
Propagační video:
Vědci navrhli novou metodu vyhledávání využívající jeden konkrétní aspekt takové temné částice. „Je-li to tak těžké, vyžaduje energii k výrobě, takže hybnost nebude velká - bude to cestovat pomaleji než rychlost světla,“říká Jia Liu, první autor studie.
Toto časové zpoždění způsobí, že vynikne od ostatních částic. Vědci potřebují systém pouze vyladit, aby našli částice, které produkují. Rozdíl spočívá v rozmezí nanosekundy - jedna miliardtina sekundy - nebo méně. Ale LHC již má dost chytré detektory, aby tento rozdíl zachytily; nedávná studie využívající data shromážděná od posledního spuštění srážky ukázala, že tato metoda by měla fungovat, plus detektory budou s nadcházející aktualizací ještě citlivější.
"Očekáváme, že tato metoda zvýší naši citlivost na tmavé částice s dlouhou životností o několik řádů - při současném využití schopností, které LHC již má," říká Liu. Experti již pracují na vytvoření pasti. Když se LHC znovu zapne v roce 2021, po 10násobném zvýšení jasu budou všechny tři hlavní detektory vybaveny novým systémem.
"Myslíme si, že existuje velký potenciál pro objevování." Pokud existuje částice, budeme mít způsob, jak ji extrahovat. ““
Ilya Khel