Nüüd, kui teadlased on leidnud Higgsi bosoni, otsib Suur Hadronite põrkuri veelgi raskemat eesmärki: tumedat ainet. Meid ümbritseb tume aine ja tume energia - nähtamatud ained, mis seovad galaktikaid, kuid ei anna endast ära. Uus töö kirjeldab uuenduslikku meetodit tumeda aine otsimiseks suure hadronite põrkeseadme abil, kasutades potentsiaalse osakese suhteliselt aeglast kiirust.
Tumeda aine tume maailm
"Me teame kindlalt, et on tume maailm ja selles on rohkem energiat kui meie oma," ütleb Chicago ülikooli füüsikaprofessor Lien-Tao Wong, kes uurib signaalide otsimist suurtes osakestekiirendites nagu LHC. Teos avaldati väljaandes Physical Review Letters.
Ehkki tume maailm moodustab rohkem kui 95% universumist, teavad teadlased selle olemasolust ainult selle mõjudest - nagu poltergeist, mis on nähtav ainult siis, kui midagi riiulil liigub või kui tuli vilgub. Näiteks teame tumeda aine olemasolust, kuna näeme selle gravitatsioonilist mõju - see aitab meie galaktikatel mitte laiali lennata.
Teoreetikud usuvad, et on olemas üks eriline tume osake, mis võib korrapäraselt suhelda tavalise mateeriaga. See on raskem ja kestab kauem kui teised teadaolevad osakesed - kuni kümnendik sekundist. Teadlaste sõnul võib selline osake mitu korda kümnendil sattuda LHC prootonite kokkupõrgetesse, mis toimuvad ja mida mõõdetakse pidevalt.
"Üks eriti huvitav võimalus on see, et need pikaealised tumedad osakesed on kuidagi seotud Higgsi bosoniga - et Higgs on tegelikult portaal pimedasse maailma," sõnab Wong, viidates viimastele osakeste füüsikutele, kes avastasid suurejoonelise teooria kohta, kuidas universum töötas. … Higgsi boson avastati LHC-st 2012. aastal. "Võib-olla võivad Higgid tegelikult laguneda nendeks pikaealisteks osakesteks."
Ainus probleem on nende sündmuste eraldamine ülejäänud osadest; 27-kilomeetrisel LHC-l on rohkem kui miljard kokkupõrget sekundis, millest igaüks saadab kõigis suundades subatomaatilist pihustust.
Reklaamvideo:
Teadlased pakkusid välja uue otsingumeetodi, milles kasutatakse sellise tumeda osakese ühte konkreetset aspekti. "Kui see on nii raske, nõuab see tootmiseks energiat, nii et hoog ei oleks suur - see liigub aeglasemalt kui valguse kiirus," ütleb uuringu esimene autor Jia Liu.
See viivitus teeb selle ülejäänud osakestest eristuvaks. Teadlastel tuleb süsteemi näpistada vaid selle tekitatavate osakeste leidmiseks. Erinevus seisneb nanosekundi vahemikus - ühe sekundi täpsusega sekundis - või vähem. Kuid LHC-l on juba piisavalt nutikad detektorid, et seda erinevust kasutada; hiljutine uuring, milles kasutati põrkeseadme viimasest käivitamisest kogutud andmeid, näitas, et see meetod peaks toimima, lisaks saavad detektorid eelseisva täienduse korral veelgi tundlikumaks.
"Me loodame, et see meetod suurendab meie tundlikkust pikaealiste tumedate osakeste suhtes mitme suurusjärgu võrra - suurendades samal ajal LHC võimalusi," ütleb Liu. Katsetajad tegelevad juba püünise loomisega. Kui LHC taastub 2021. aastal, siis pärast heleduse kümnekordset suurendamist varustatakse kõik kolm peamist detektorit uue süsteemiga.
„Me arvame, et avastamispotentsiaal on suur. Kui osake on, siis on meil võimalus sellest eraldada."
Ilja Khel
