Ko so znanstveniki našli Higgsov bozon, bo Veliki hadronski trkalnik iskal še bolj izmučen cilj: temno snov. Obkroženi smo s temno snovjo in temno energijo - nevidnimi snovmi, ki vežejo galaksije, vendar se ne predajo. Novo delo opisuje inovativno metodo iskanja temne snovi s pomočjo velikega hadronskega trkalnika z izkoriščanjem relativno počasne hitrosti potencialnih delcev.
Temni svet temne snovi
"Zagotovo vemo, da obstaja temen svet in je v njem več energije kot pri nas," pravi Lien-Tao Wong, profesorica fizike na univerzi v Chicagu, ki raziskuje iskanje signalov v velikih pospeševalcih delcev, kot je LHC. Delo je bilo objavljeno v reviji Physical Review Letters.
Čeprav temni svet predstavlja več kot 95% vesolja, znanstveniki o njegovem obstoju vedo le zaradi učinkov, ki jih ima - kot poltergeist, ki je viden le, če se nekaj premakne na polici ali ko utripa svetloba. Na primer, vemo za obstoj temne snovi, ker vidimo njen gravitacijski učinek - pomaga našim galaksijam, da se ne razletijo.
Teoretiki menijo, da obstaja ena posebna vrsta temnih delcev, ki lahko občasno posegajo v navadno snov. Težji bo in trajal bo dlje kot drugi znani delci - do ene desetine sekunde. Po mnenju znanstvenikov se lahko nekajkrat desetletje takšen delec ujame v trke protonov na LHC, ki se pojavljajo in se stalno merijo.
"Ena posebej zanimiva možnost je, da so ti dolgoživi temni delci nekako povezani z Higgsovim bozonom - da je Higgs pravzaprav portal temnega sveta," pravi Wong, ki se sklicuje na zadnje fizike delcev, odkrite v veliki teoriji, kako vesolje deluje. … Higgsov bozon so odkrili na LHC leta 2012. "Morda lahko Higgs dejansko razpade na te dolgoživeče delce."
Edina težava je, da te dogodke ločimo od ostalih; pri 27-kilometrskem LHC-ju se zgodi več kot milijarda trkov na sekundo, od katerih vsako pošlje subatomsko pršilo v vse smeri.
Promocijski video:
Znanstveniki so predlagali novo metodo iskanja z uporabo enega posebnega vidika tako temnega delca. "Če je tako težka, potrebuje energijo za proizvodnjo, zato zagon ne bo velik - potoval bo počasneje od hitrosti svetlobe," pravi Jia Liu, prva avtorica študije.
Ta časovna zamuda bo izstopala od preostalih delcev. Znanstveniki morajo sistem le poravnati, da bi našli delce, ki jih proizvaja. Razlika je v območju nanosekunde - eno milijardo sekunde - ali manj. Toda LHC že ima dovolj pametnih detektorjev, da bi lahko ugotovil to razliko; nedavna študija, ki je uporabila podatke, zbrane od zadnjega izstrelka trkalnika, je pokazala, da bi ta metoda morala delovati, plus detektorji bodo s prihodnjo nadgradnjo postali še bolj občutljivi.
"Pričakujemo, da bo ta metoda povečala našo občutljivost za dolgožive temne delce za več vrst velikosti - hkrati pa izkoristila zmogljivosti, ki jih LHC že ima," pravi Liu. Strokovnjaki že delajo na ustvarjanju pasti. Ko se LHC leta 2021 spet vklopi, bodo po trehkratnem povečanju svetilnosti vsi trije glavni detektorji opremljeni z novim sistemom.
„Menimo, da obstaja veliko možnosti za odkritje. Če je delec, ga bomo lahko izvlekli."
Ilya Khel
