Cel mai mare zdrobitor de atomi din lume ar putea să-și piardă materia întunecată. Dar fizicienii obțin o imagine mai clară despre cum ar putea arăta acea materie întunecată pierdută - dacă chiar există.
ATLAS, detectorul de particule foarte mari de la Colizorul de Hadroni (LHC), din Geneva, este cel mai cunoscut pentru descoperirea bosonului Higgs în 2012. Acum a trecut la vânarea de particule și mai exotice - inclusiv teoretice „supersimetrice”. „particule sau particule partenere la toate particulele cunoscute din univers.
Dacă supersimetria este reală, unele dintre aceste particule ar putea explica materia întunecată nevăzută răspândită în universul nostru. Acum, o pereche de rezultate prezentate la o conferință concentrată în ATLAS în martie a oferit cea mai precisă descriere a ceea ce ar trebui să arate acele particule ipotetice.
Materie nevăzută
Să facem o copie de rezervă.
Materia întunecată este chestiile nevăzute care pot constitui cea mai mare parte a universului. Există o serie de motive pentru a suspecta că există, chiar dacă nimeni nu o poate vedea. Dar aici este cea mai evidentă: galaxiile există.
Privind universul nostru, cercetătorii pot vedea că galaxiile nu par suficient de masive pentru a se lega de gravitatea stelelor vizibile și a altei materii obișnuite. Dacă lucrurile pe care le puteam vedea ar fi fost toate, galaxiile s-ar deriva. Acest lucru sugerează că unele materii întunecate nevăzute sunt grupate în galaxii și ținându-le împreună cu gravitația.
Dar niciuna dintre particulele cunoscute nu poate explica pânza cosmică a galaxiilor. Deci, majoritatea fizicienilor presupun că există altceva acolo, un fel de particule (sau particule) pe care nu le-am văzut niciodată, care constituie toată materia întunecată.
Fizicienii experimentali au construit numeroase detectoare pentru a-i vâna.
Aceste experimente funcționează în moduri diferite, dar, în esență, multe se referă la a pune o bucată mare de lucruri într-o cameră foarte întunecată și a o urmări cu atenție. În cele din urmă, teoria merge, o anumită particulă de materie întunecată se va bate în bucata mare de lucruri și o va face să strălucească. Și în funcție de natura lucrurilor și de strălucirea, fizicienii vor afla cum arăta particulele de materie întunecată.
ATLAS adoptă abordarea opusă, căutând particule de materie întunecată într-unul dintre cele mai strălucitoare locuri de pe Pământ. LHC este o mașină foarte mare, care împarte particule la viteze incredibil de mari. În interiorul milei sale de tuburi este un fel de explozie continuă de particule noi formate în aceste coliziuni. Când ATLAS a descoperit bosonul Higgs, ceea ce a văzut a fost o grămadă de bosoni Higgs, care au fost de fapt create de LHC.
Unii teoreticieni cred că LHC ar putea crea, de asemenea, anumite tipuri de particule de materie întunecată: parteneri supersimetrici de particule cunoscute. Cuvântul „supersimetrie” se referă la o teorie conform căreia multe dintre particulele cunoscute din fizică au descoperit „parteneri”, care sunt mult mai greu de detectat. Această teorie nu a fost dovedită, dar dacă ar fi adevărată, aceasta ar simplifica o mulțime de ecuații dezordonate care guvernează în prezent fizica particulelor.
Este, de asemenea, posibil ca particulele supersimetrice cu proprietăți potrivite să poată însemna unele sau toate substanțele întunecate care lipsesc din univers. Și dacă sunt făcute la LHC, ATLAS ar trebui să poată dovedi acest lucru.
Vânătoarea de particule supersimetrice
Dar există o problemă. Fizicienii sunt din ce în ce mai convinși că, în cazul în care acele particule supersimetrice se fac la LHC, zboară din detector înainte de a se descompune. Aceasta este o problemă, așa cum a raportat Live Science anterior, deoarece ATLAS nu detectează direct particule expersimetrice exotice, dar în schimb vede particulele mai obișnuite pe care le transformă particulele supersimetrice după ce se descompun ... Dacă particulele supersimetrice se extrag din LHC înainte de a se descompune, totuși, atunci ATLAS nu poate vedea această semnătură. Astfel, cercetătorii au venit cu o alternativă creativă: Vânătoarea, folosind statistici din milioane de coliziuni de particule din LHC, pentru a demonstra că lipsește altceva.
"Prezența lor nu poate fi dedusă decât prin amploarea momentului transvers care lipsește de coliziune", au spus cercetătorii într-un comunicat.
Măsurarea exactă a momentului care lipsește este o sarcină dificilă.
"În mediul dens al numeroaselor coliziuni suprapuse generate de LHC, poate fi dificil să se separe de un moment dat autentic de fals", au spus cercetătorii ...
Până în prezent, acea vânătoare nu a găsit nimic. Dar acestea sunt informații utile. Ori de câte ori un anumit experiment al materiei întunecate nu reușește, oferă cercetătorilor informații despre aspectul materiei întunecate. Fizicienii numesc acest proces de restrângere a „constrângerii” materiei întunecate.
Aceste două rezultate din martie, bazate pe acea vânătoare statistică pentru lipsa momentului, arată că, dacă anumite candidați suprasimetrice de materie întunecată (numite charginos, sleptons și quark-uri de fund suprasimetrice) există, ele trebuie să aibă caracteristici particulare pe care ATLAS nu le-a exclus încă.
Dacă modelele actuale de suprasimetrie sunt corecte, o pereche de charginos trebuie să fie de cel puțin 447 ori mai mare decât un proton, iar o pereche de dormonți trebuie să fie de cel puțin 746 de ori mai mare decât un proton.
În mod similar, pe baza modelelor actuale, quark-ul supersimetric de jos ar trebui să fie de cel puțin 1.545 de ori mai mare decât masa unui proton.
ATLAS a terminat deja vânătoarea pentru mai mulți charginos, dormitoare și quark-uri de jos. Iar cercetătorii au spus că sunt 95% încrezători că nu există.
În unele privințe, vânarea materiei întunecate pare să producă constant constatări nule, ceea ce poate fi dezamăgitor. Dar acești fizicieni rămân optimisti.
Aceste rezultate, au spus într-o declarație, „plasați constrângeri puternice pe scenarii supersimetrice importante, care vor ghida viitoarele căutări ATLAS”.
Drept urmare, ATLAS are acum o nouă metodă de vânătoare a materiei întunecate și supersimetrie. Pur și simplu nu s-a întâmplat încă să găsim nici o materie întunecată sau o suprasimetrie.
