Tagad, kad zinātnieki ir atraduši Higsa bozonu, Lielais hadronu sadursme meklēs vēl grūtāk sasniedzamu mērķi: tumšo vielu. Mūs ieskauj tumšā matērija un tumšā enerģija - neredzamas vielas, kas saista galaktikas, bet neatdod sevi. Jaunais darbs ieskicē inovatīvu metodi tumšās vielas meklēšanai, izmantojot Lielo hadronu sadursmi, izmantojot potenciāli iespējamās daļiņas salīdzinoši lēno ātrumu.
Tumšās matērijas tumšā pasaule
"Mēs droši zinām, ka ir tumša pasaule un tajā ir vairāk enerģijas nekā mūsējā," saka Čikāgas universitātes fizikas profesors Liens-Tao Vongs, kurš pēta signālu meklēšanu lielos daļiņu paātrinātājos, piemēram, LHC. Darbs tika publicēts Physical Review Letters.
Lai arī tumšā pasaule veido vairāk nekā 95% no Visuma, zinātnieki par tās esamību zina tikai no tās radītajiem efektiem - piemēram, poltergeists, kurš ir redzams tikai tad, ja kaut kas pārvietojas uz plaukta vai ja mirgo gaisma. Piemēram, mēs zinām par tumšās matērijas esamību, jo mēs redzam tās gravitācijas efektu - tas palīdz mūsu galaktikām nelīst.
Teorētiķi uzskata, ka ir viens īpašs tumšo daļiņu veids, kas periodiski var mijiedarboties ar parasto matēriju. Tas būs smagāks un kalpos ilgāk nekā citas zināmās daļiņas - līdz sekundes desmitdaļai. Pēc zinātnieku domām, vairākas reizes desmit gadu laikā šādas daļiņas var tikt nozvejotas protonu sadursmēs LHC, kas notiek un tiek mērītas pastāvīgi.
“Viena īpaši interesanta iespēja ir tā, ka šīs ilgi dzīvojošās tumšās daļiņas ir kaut kādā veidā saistītas ar Higsa bozonu - ka Higss patiesībā ir portāls uz tumšo pasauli,” saka Wong, atsaucoties uz pēdējiem daļiņu fiziķiem, kas atklāti grandiozajā Visuma darbības teorijā. … Higsa bozons tika atklāts LHC 2012. gadā. "Varbūt Higss faktiski var sadalīties šajās ilgstošajās daļiņās."
Vienīgā problēma ir nodalīt šos notikumus no pārējiem; 27 kilometru garajā LHC notiek vairāk nekā miljards sadursmju sekundē, un katra no tām izsūta subatomisku aerosolu visos virzienos.
Reklāmas video:
Zinātnieki ir ierosinājuši jaunu meklēšanas metodi, izmantojot vienu konkrētu šādas tumšās daļiņas aspektu. "Ja tas ir tik smags, tas prasa enerģijas ražošanu, tāpēc impulss nebūs liels - tas brauks lēnāk nekā gaismas ātrums," saka Jia Liu, pirmā pētījuma autore.
Šī laika kavēšanās padarīs to izceļas no pārējām daļiņām. Zinātniekiem sistēma jāpielāgo tikai, lai atrastu tajā radītās daļiņas. Atšķirība slēpjas nanosekundē - vienas sekundes miljardā daļā vai mazāk. Bet LHC jau ir pietiekami viedi detektori, lai varētu izmantot šo atšķirību; nesen veikts pētījums, kurā izmantoti dati, kas savākti no pēdējās sadursmes palaišanas, parādīja, ka šai metodei vajadzētu darboties, turklāt detektori kļūs vēl jutīgāki ar gaidāmo jaunināšanu.
"Mēs sagaidām, ka šī metode palielinās mūsu jutīgumu pret ilgstoši dzīvojošām tumšām daļiņām par vairākiem lielumiem - vienlaikus izmantojot iespējas, kas LHC jau ir," saka Liu. Eksperimenti jau strādā pie slazdu izveidošanas. Kad 2021. gadā LHC atkal ieslēgsies, pēc 10 reizes pieaugoša spilgtuma visi trīs galvenie detektori tiks aprīkoti ar jaunu sistēmu.
“Mēs domājam, ka ir liels atklāšanas potenciāls. Ja ir kāda daļiņa, mums būs veids, kā to iegūt."
Iļja Khel
