Lehetséges, hogy a világ legnagyobb atommosó elveszíti sötét anyagát. De a fizikusok világosabb képet kapnak arról, hogy hogyan nézhet ki ez az elveszett sötét anyag - ha még létezik is.
Az ATLAS, a nagyon nagy részecskék detektálója a genfi székhelyű nagy hadronok ütközőjén (LHC), a legismertebb, hogy 2012-ben fedezte fel a Higgs-bozonot. Most még egzotikusabb részecskék vadászatára haladt - ideértve az elméleti "szuperszimmetrikus" -t is. "részecskék vagy partnerrészecskék az univerzumban ismert összes részecskéhez.
Ha a szuperszimmetria valódi, akkor a részecskék egy része megmagyarázhatja az univerzumunkban elterjedt láthatatlan sötét anyagot. Most, a márciusban egy ATLAS-fókuszú konferencián bemutatott eredmények a lehető legpontosabb leírást kínálják annak, ahogyan ezeknek a hipotetikus részecskéknek néznének ki.
Láthatatlan anyag
Biztonsági másolatot.
A sötét anyag az a láthatatlan anyag, amely az univerzum legnagyobb részét képezi. Számos ok van annak gyanújára, hogy létezik, bár senki sem látja. De itt van a legnyilvánvalóbb: léteznek galaxisok.
Az univerzum körül körültekintve a kutatók láthatják, hogy a galaxisok nem tűnnek elég hatalmasnak ahhoz, hogy a látható csillagok és más rendes anyag gravitációjával összekapcsolódjanak. Ha a dolgok, amiket láthattunk, csak vannak, akkor ezek a galaxisok szétválnak. Ez azt sugallja, hogy egy láthatatlan sötét anyag a galaxisokba van csoportosítva, és azokat a gravitációval együtt tartja.
De az ismert részecskék egyike sem magyarázza a galaxisok kozmikus hálóját. Tehát a legtöbb fizikus feltételezi, hogy van valami más odakint, valamilyen részecske (vagy részecske), amelyet még soha nem látottunk, és ez alkotja azt a sötét anyagot.
A kísérleti fizikusok sok detektorot építettek vadászatra.
Ezek a kísérletek különböző módon működnek, de lényegében sok ahhoz vezet, hogy egy nagy darab cuccot egy nagyon sötét szobába helyeznek, és nagyon óvatosan figyelik. Végül az elmélet megy, a sötét anyag bizonyos részecskéi beleakadnak a nagy darabokra és csillognak. És a cucc jellegétől és a csillogástól függően a fizikusok megtanulják, hogy néz ki a sötét anyag részecske.
Az ATLAS ellentétes megközelítést alkalmaz, sötét anyag részecskéket keresve a Föld egyik legfényesebb pontján. Az LHC egy nagyon nagy gép, amely hihetetlenül nagy sebességgel összetöri a részecskéket. A mérőcsövek belsejében egyfajta folyamatos robbantás nyílik az ezekben az ütközésekben keletkező új részecskékre. Amikor az ATLAS felfedezte a Higgs-bozonot, amit látott, egy csomó Higgs-bozon volt, amelyeket az LHC készített.
Egyes teoretikusok úgy gondolják, hogy az LHC a sötét anyag részecskéinek különféle típusait is létrehozhatja: az ismert részecskék szimmetrikus partnerei. A "szuperszimmetria" szó arra az elméletre utal, amely szerint a fizikában ismert részecskék sokasága felfedezetlen "partnereket" talált, amelyeket sokkal nehezebb felismerni. Ezt az elméletet nem bizonyították, de ha igaz, akkor sok a rendetlen egyenletekből, amelyek jelenleg a részecskefizikát irányítják, sokkal egyszerűbbé válik.
Az is előfordulhat, hogy a megfelelő tulajdonságokkal rendelkező szuperszimmetrikus részecskék képesek lehetnek az univerzumban hiányzó sötét anyag egy részének vagy egészének. És ha ezeket az LHC-ben készítik, akkor az ATLAS-nak képesnek kell lennie bizonyítani.
A szuperszimmetrikus részecskék keresése
De van egy probléma. A fizikusok egyre inkább abban vannak meggyőződve, hogy ha ezeket a szimmetrikus részecskéket az LHC-ben készítik, akkor repülnek ki a detektorból, mielőtt elbomlanak. Ez egy probléma, amint azt a Live Science korábban beszámolták, mivel az ATLAS nem érzékeli közvetlenül az egzotikus szuperszimmetrikus részecskéket, hanem ehelyett látja azokat a leggyakoribb részecskéket, amelyekre a szuperszimmetrikus részecskék átalakulnak bomlásuk után. Az ATLAS azonban nem látja ezt az aláírást, tehát kutatói kreatív alternatívát hoztak létre: Vadászat, az LHC részecskék millióinak ütközéséből származó statisztikák felhasználásával annak bizonyítására, hogy valami más hiányzik.
"Jelenlétük csak az ütközés hiányzó keresztirányú lendületének mértékéből vezethető le" - mondta a kutatók egy nyilatkozatban.
A hiányzó lendület pontos mérése azonban nehéz feladat.
"A LHC által létrehozott számos egymást átfedő ütközés sűrű környezetében nehéz lehet elválasztani a valódi és a hamis lendületet" - mondta a kutatók.
Ez a vadászat eddig semmit nem eredményez. De ez hasznos információ. Amikor egy adott sötét anyag kísérlete kudarcot vall, információt nyújt a kutatóknak arról, hogy a sötét anyag mi nem néz ki. A fizikusok ezt a szűkítő folyamatot "korlátozzák" a sötét anyagot.
Ez a két március eredmény, amely a hiányzó lendület statisztikai vadászatán alapul, azt mutatják, hogy ha léteznek bizonyos szuperszimmetrikus sötét anyag jelöltek (charginók, sleptonok és szuperszimmetrikus fenékkvarkok), akkor azoknak olyan különleges tulajdonságokkal kell rendelkezniük, amelyeket az ATLAS még nem zárott ki.
Ha a jelenlegi szuperszimmetria modellek helyesek, akkor a charginók párjának legalább a proton tömegének 447-szereseinek kell lennie, és a sleptonok párjának legalább a proton tömegének 746-szorosának kell lennie.
Hasonlóképpen, a jelenlegi modellek alapján a szuperszimmetrikus alsó kvarcnak a proton tömegének legalább 1,545-szerese legyen.
Az ATLAS már befejezte a könnyű charginók, sleptonok és az alsó kvarkok vadászatát. És a kutatók szerint 95% -uk biztos abban, hogy nem léteznek.
Bizonyos tekintetben a sötét anyag keresése folyamatosan nulla eredményeket eredményez, ami csalódást okozhat. De ezek a fizikusok továbbra is optimistaak.
Ezek az eredmények - nyilatkozatuk szerint - "szigorúan korlátozzák a fontos szuperszimmetrikus forgatókönyveket, amelyek irányítják az ATLAS jövőbeli kereséseit".
Ennek eredményeként az ATLAS új módszerrel rendelkezik a sötét anyag és a szuperszimmetria vadászatáért. Csak még nem történt meg semmilyen sötét anyag vagy szuperszimmetria megtalálása.
