Fizycy poszukują ciemnych fotonów w miarę wzrostu mocy Wielkiego Zderzacza Hadronów

Naukowcy pracujący nad eksperymentem Compact Muon Solenoid (CMS) w CERN. opublikowany Najnowsze dane dotyczące poszukiwań dziwnej, długowiecznej cząstki zwanej ciemnym fotonem.

Ciemne fotony (zwane także fotonami ukrytymi) różnią się od zwykłych fotonów – cząstek światła – tym, że uważa się, że mają masę, co czyni je głównymi kandydatami do wyjaśnienia ciemnej materii. Ciemna materia to ogólny termin opisujący pozornie niewidoczne obiekty w przestrzeni kosmicznej, które tylko kiedykolwiek zaobserwowano Efekty grawitacyjneAle nie odkryto go bezpośrednio i nikt nie jest pewien jego realności.

Fizycy z CMS próbują to zmienić. Podobnie jak cząstki wytwarzane w innych eksperymentach w CERN, hipotetyczne ciemne fotony powstaną w wyniku rozpadu innej cząstki: bozonu Higgsa, co zaproponowano w latach 60. Znane z uwagi Uważa się, że w 2012 r. bozony Higgsa rozpadają się na ciemne fotony, które z kolei rozpadają się na przemieszczone miony. Współpraca CMS ogranicza parametry, w ramach których ten proces będzie przebiegał.

Wielki Zderzacz Hadronów w CERN rozpoczął swoje trzecie uruchomienie w lipcu 2022 r., uzyskując większą zdolność zderzenia cząstek niż poprzednie operacje. Oznacza to, że algorytm eksperymentu CMS – czyli „wyzwalacz” – wykrywający interesujące zderzenia ma więcej zdarzeń do przesiania, a tym samym więcej możliwości wykrycia przesuniętych mionów generowanych przez ciemne fotony.

„Faktycznie poprawiliśmy naszą zdolność do stymulowania przesuniętych mionów” – stwierdziła w badaniu Juliette Alemena z eksperymentu CMS. oświadczenie. „Dzięki temu możemy zebrać znacznie więcej zdarzeń niż wcześniej, wykorzystując miony przesunięte z miejsca uderzenia na odległości od kilkuset mikrometrów do kilku metrów. Dzięki tym ulepszeniom, jeśli obecne są ciemne fotony, CMS ma teraz większe szanse na ich znalezienie .”

Według standardów cząstek ciemne fotony są długowieczne: istnieją przez jedną dziesiątą miliardowej części sekundy. Pomimo swojej długowieczności są trudne do wykrycia, dlatego nikt jeszcze tego nie zrobił. Tak naprawdę poszukiwania ciemnych fotonów trwają od wielu lat. „Poszukiwanie ciemnego fotonu jest zarówno proste, jak i złożone” – mówi fizyk James Beecham. Powiedział Gizmodo w 2018 roku. „Proste, ponieważ koncepcja jest na tyle ogólna i prosta, że ​​projektowanie wyszukiwań eksperymentalnych jest bardzo łatwe, ale stanowi wyzwanie, ponieważ nie mamy pojęcia Gdzie „W zmieniającej się przestrzeni ciemny foton może przetrwać”.

Niektórzy uczeni tak Poszukiwanie ciemnej materii za pomocą małych lusterPodczas gdy inni próbują Dostrój się do jego częstotliwości za pomocą radia Dark Matter. W CMS fizycy próbują wykryć cząstki rozpadające się na pary mionów.

W ramach udoskonalenia CMS wkrótce nastąpi modernizacja Wielkiego Zderzacza Hadronów. Następny Zderzacz Wysokiego Połysku (LHC). Zwiększy to jasność obiektu 10-krotnie i o rząd wielkości zwiększy liczbę bozonów Higgsa, które fizycy muszą badać. Oczekuje się, że Wielki Zderzacz Hadronów (HL-LHC) zacznie działać do 2029 r. Tymczasem trzecia operacja LHC będzie kontynuowana do 2026 r.

Dane ze zderzacza W dalszym ciągu wytwarza nowe cząstki subatomowe Można je kwestionować, ale niektórzy – rzekomo odpowiedzialni za ciemną materię wszechświata – pozostają nieuchwytni. Przynajmniej na razie.

więcej: Co będzie kolejną wielką rzeczą w fizyce 10 lat po pojawieniu się bozonu Higgsa?