Nyt kun tutkijat ovat löytäneet Higgsin bosonin, suuri hadronin kolari etsii vielä vaikeinta tavoitetta: tummaa ainetta. Meitä ympäröi tumma aine ja tumma energia - näkymättömät aineet, jotka sitovat galakseja, mutta eivät anna itseään. Uusi työ hahmottelee innovatiivisen menetelmän tumman aineen etsimiseksi Suurella hadronin törmäyksellä hyödyntämällä potentiaalisen hiukkasen suhteellisen hidasta nopeutta.
Pimeän aineen pimeä maailma
"Tiedämme varmasti, että on pimeä maailma ja siinä on enemmän energiaa kuin meidän", sanoo Chicagon yliopiston fysiikan professori Lien-Tao Wong, joka tutkii signaalien etsimistä suurissa hiukkaskiihdyttimissä, kuten LHC. Teos julkaistiin Physical Review Letters -lehdessä.
Vaikka pimeä maailma muodostaa yli 95% maailmankaikkeudesta, tutkijat tietävät sen olemassaolosta vain sen vaikutuksista - kuten poltergeist, joka näkyy vain, jos joku liikkuu hyllyllä tai kun valo vilkkuu. Esimerkiksi, tiedämme pimeän aineen olemassaolosta, koska näemme sen painovoimavaikutuksen - se auttaa galaksejamme olemaan lentämättä erilleen.
Teoreetikot uskovat, että on olemassa yksi erityinen tyyppi tummia hiukkasia, jotka voivat säännöllisesti olla vuorovaikutuksessa tavallisen aineen kanssa. Se on raskaampi ja kestää pidempään kuin muut tunnetut hiukkaset - sekunnin kymmenesosaan saakka. Tutkijoiden mukaan useita kertoja vuosikymmenen aikana tällainen hiukkas voi tarttua LHC: n protonien törmäyksiin, joita tapahtuu ja joita mitataan jatkuvasti.
"Yksi erityisen mielenkiintoinen mahdollisuus on, että nämä pitkäikäiset tummat hiukkaset liittyvät jotenkin Higgsin bosoniin - että Higgs on oikeastaan portaali pimeään maailmaan", Wong sanoo viitaten viimeisimpiin hiukkasfyysikkoihin, jotka löydettiin suuren teorian perusteella siitä, kuinka maailmankaikkeus toimii. … Higgsin bosoni löydettiin LHC: stä vuonna 2012. "Ehkä Higgs voi itse asiassa hajota näiksi pitkäikäisiksi hiukkasiksi."
Ainoa ongelma on näiden tapahtumien erottaminen muista; 27 kilometrin LHC: ssä on yli miljardi törmäystä sekunnissa, joista kukin lähettää subatomisia suihkeita kaikkiin suuntiin.
Mainosvideo:
Tutkijat ovat ehdottaneet uutta hakumenetelmää, jossa käytetään yhtä erityistä puolta tällaisesta tummasta hiukkasesta. "Jos se on niin raskas, se tuottaa energiaa, joten vauhti ei ole suuri - se kulkee hitaammin kuin valon nopeus", kertoo tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Jia Liu.
Tämä aikaviive tekee se erotumaan muista hiukkasista. Tutkijoiden tarvitsee vain säätää järjestelmää löytääkseen tuottamansa hiukkaset. Ero on nanosekunnin alueella - miljardi sekuntia - tai vähemmän. Mutta LHC: llä on jo tarpeeksi älykkäitä ilmaisimia tämän eron korjaamiseksi; äskettäinen tutkimus, jossa käytettiin törmäyslaitteen viimeisen käynnistyksen yhteydessä kerättyjä tietoja, osoitti, että tämän menetelmän pitäisi toimia, ja ilmaisimet muuttuvat vielä herkemmäksi tulevan päivityksen myötä.
"Odotamme, että tämä menetelmä lisää herkkyyttämme pitkäikäisille tummille hiukkasille useilla suuruusluokilla - hyödyntäen samalla LHC: n jo olemassa olevia ominaisuuksia", Liu sanoo. Kokeilijat työskentelevät jo ansan luomisessa. Kun LHC kytkeytyy uudelleen päälle vuonna 2021, kun valoisuus on kymmenkertainen kasvanut, kaikki kolme pääilmaisinta varustetaan uudella järjestelmällä.
”Mielestämme löytöpotentiaalia on paljon. Jos hiukkasia on, meillä on tapa purkaa se."
Ilja Khel
