Највећи свјетски атом за разбијање атома можда губи тамну материју. Али физичари добијају јаснију слику како може изгледати та изгубљена тамна материја - ако она уопште постоји.
АТЛАС, детектор веома крутих честица на женевском великом сударачу (ЛХЦ) са сједиштем у Женеви, најпознатији је по откривању Хиггсовог бозона 2012. године. Сада је кренуо у потрагу за још егзотичнијим честицама - укључујући теоријске "суперсиметричне "честице, или парцијалне честице свих познатих честица у свемиру.
Ако је суперсиметрија стварна, неке од тих честица могу објаснити невидљиву тамну материју која се шири по нашем универзуму. Сада, пар резултата представљених на конференцији која је била усмерена на АТЛАС у марту, понудио је још најпрецизнији опис како би те хипотетичке честице морале да изгледају.
Невиђена материја
Вратимо се.
Тамна материја су невидљиве ствари које могу чинити већину универзума. Постоји неколико разлога за које сумњамо да постоји, иако то нико не може видети. Али ево најочигледније: Галаксије постоје.
Гледајући по нашем универзуму, истраживачи могу видети да галаксије не делују довољно масивно да би се везивале заједно са гравитацијом својих видљивих звезда и осталих обичних материја. Кад би све што можемо видјети било би, те галаксије би се раздвојиле. То сугерише да се нека невидљива тамна материја скупља у галаксијама и држи их заједно са својом гравитацијом.
Али ниједна од познатих честица не може објаснити космичку мрежу галаксија. Тако већина физичара претпоставља да постоји нешто друго, нека врста честица (или честица) које никада нисмо видели, што чини сву ту тамну материју.
Експериментални физичари изградили су много детектора како би их ловили.
Ови експерименти делују на различите начине, али у суштини, многи представљају постављање великог комада ствари у веома мрачну собу и гледање на то врло пажљиво. На крају, теорија каже, нека честица тамне материје залетит ће у велики комад ствари и узроковати да блиста. У зависности од природе ствари и светлуцавања, физичари ће научити како изгледа честица тамне материје.
АТЛАС користи супротан приступ, тражећи честице тамне материје у једном од најсјајнијих места на Земљи. ЛХЦ је веома велика машина која заједно разбија честице невероватно великим брзинама. Унутар миља цеви је врста непрекидне експлозије нових честица насталих у тим сударима. Када је АТЛАС открио Хигсов бозон, оно што је видео било је гомила Хигсових бозона који су уствари створили ЛХЦ.
Неки теоретичари сматрају да ЛХЦ такође може да ствара специфичне врсте честица тамне материје: супер-симетрични партнери познатих честица. Реч "суперсиметрија" односи се на теорију да су многе познате физичке честице откриле "партнере" које је много теже открити. Ова теорија није доказана, али ако је тачна, поједноставила би многе неуредне једначине које тренутно управљају физиком честица.
Могуће је и да су над-симетричне честице са правим својствима могле да објасне неке или све тамне материје у универзуму. А ако се праве у ЛХЦ-у, АТЛАС би требао бити у могућности да то докаже.
Лов на суперсиметричне честице
Али постоји проблем. Физичари су све уверенији да ако се те супер-симетричне честице израде у ЛХЦ-у, они лете ван детектора пре него што пропадну. То је проблем, као што је Ливе Сциенце раније објавио, јер АТЛАС не открива директно егзотичне супер-симетричне честице, већ уместо тога види чешће честице у које се супер-симетричне честице трансформишу након што пропадну ... Ако суперсиметричне честице пуцају из ЛХЦ-а пре распадања, иако АТЛАС не може да види тај потпис. Дакле, његови истраживачи смислили су креативну алтернативу: Лов, користећи статистику о милионима судара честица у ЛХЦ-у, за доказ да нешто друго недостаје.
"Њихово присуство може се закључити само величином несталог попречног замаха судара", навели су истраживачи у изјави.
Прецизно мерење тренутка који недостаје је тежак задатак.
"У густом окружењу бројних судара који се преклапају генерисани од стране ЛХЦ-а, тешко је одвојити се од лажног" замаха, рекли су истраживачи ...
До сада тај лов није појачао ништа. Али то су корисне информације. Кад год одређени експеримент са тамном материјом не успе, он пружа истраживачима информације о томе како тамна материја не изгледа. Физичари тај поступак сужавања називају "ограничавајућом" тамном материјом.
Та два резултата у марту, заснована на оном статистичком лову на нестали замах, показују да ако постоје одређени суперсиметрични кандидати за тамну материју (звани шаргинови, слептони и суперсиметрични доњи кваркови), они морају имати посебне карактеристике које АТЛАС још увек није искључио.
Ако су тренутни модели суперсиметрије тачни, пар цхаргиноса мора бити најмање 447 пута већи од масе протона, а пар слептона мора бити најмање 746 пута већи од масе протона.
Слично томе, према тренутним моделима, суперсиметрични доњи кварк требало би да буде најмање 1.545 пута већи од масе протона.
АТЛАС је већ завршио лов на лакше аутомобиле, слептоне и доње кваркове. А истраживачи су рекли да су 95% сигурни да не постоје.
У неким аспектима, чини се да лов на тамну материју стално даје нужне налазе, што може бити разочаравајуће. Али ови физичари остају оптимистични.
Ови резултати, навели су у изјави, "стављају снажна ограничења на важне супер-симетричне сценарије, који ће усмеравати будуће АТЛАС претраге".
Као резултат тога, АТЛАС сада има нову методу лова на тамну материју и суперсиметрију. Једноставно још није случајно пронашла тамну материју или суперсиметрију.
