Z komunikatu prasowego Imperial College London:
Fizycy twierdzą, że są bliżej niż kiedykolwiek do znalezienia źródła tajemniczej ciemnej materii Wszechświata, po lepszym niż oczekiwano roku badań w detektorze cząstek Compact Muon Solenoid (CMS), części dużego zderzacza hadronów (LHC) w CERN w Genewie .
Naukowcy przeprowadzili teraz pierwszy pełny cykl eksperymentów, w których zderzają się ze sobą protony z niemal prędkością światła. Kiedy te subatomowe cząstki zderzają się w sercu detektora CMS, powstałe energie i gęstości są podobne do tych, które były obecne w pierwszych chwilach Wszechświata, bezpośrednio po Wielkim Wybuchu około 13,7 miliarda lat temu. Unikalne warunki powstałe w wyniku tych zderzeń mogą prowadzić do produkcji nowych cząstek, które istniałyby w tych wczesnych momentach i odtąd zniknęły.
Naukowcy twierdzą, że są na dobrej drodze do potwierdzenia lub wykluczenia jednej z głównych teorii, które mogłyby rozwiązać wiele nierozstrzygniętych kwestii fizyki cząstek, znanych jako Supersymmetry (SUSY). Wielu ma nadzieję, że może to być prawidłowe rozszerzenie standardowego modelu fizyki cząstek, który opisuje interakcje znanych cząstek subatomowych z zadziwiającą precyzją, ale nie uwzględnia ogólnej teorii względności, ciemnej materii i ciemnej energii.
Ciemna materia jest niewidzialną substancją, której nie możemy wykryć bezpośrednio, ale której obecność wynika z rotacji galaktyk. Fizycy uważają, że stanowi około jednej czwartej masy Wszechświata, podczas gdy zwykła i widzialna materia stanowi jedynie około 5% masy Wszechświata. Jego skład jest tajemnicą, prowadzącą do intrygujących możliwości dotychczas nieodkrytej fizyki.
Profesor Geoff Hall z Wydziału Fizyki Imperial College London, który pracuje nad eksperymentem CMS, powiedział: „Zrobiliśmy ważny krok naprzód w polowaniu na ciemną materię, chociaż nie dokonano jeszcze żadnego odkrycia. Te wyniki przyszły szybciej, niż się spodziewaliśmy, ponieważ LHC i CMS działały lepiej w zeszłym roku, niż się odważyliśmy, a teraz jesteśmy bardzo optymistycznie nastawieni do perspektyw ograniczenia Supersymetrii w ciągu najbliższych kilku lat. ”
Energia uwalniana w zderzeniach proton-proton w CMS objawia się jako cząsteczki, które odlatują we wszystkich kierunkach. Większość zderzeń wytwarza znane cząstki, ale w rzadkich przypadkach mogą powstawać nowe, w tym przewidywane przez SUSY - znane jako cząstki supersymetryczne lub „cząsteczki”. Najlżejsza cząstka jest naturalnym kandydatem na ciemną materię, ponieważ jest stabilna, a CMS „widział” te obiekty jedynie poprzez brak ich sygnału w detektorze, co prowadzi do nierównowagi energii i pędu.
Aby wyszukać cząstki, CMS szuka kolizji, które wytwarzają dwa lub więcej „dżetów” o wysokiej energii (wiązki cząstek poruszających się w przybliżeniu w tym samym kierunku) i znaczącą brakującą energię.
Dr Oliver Buchmueller, również z Wydziału Fizyki Imperial College London, ale z siedzibą w CERN, powiedział: „Potrzebujemy dobrego zrozumienia zwykłych kolizji, abyśmy mogli rozpoznać te niezwykłe, kiedy się zdarzają. Takie zderzenia są rzadkie, ale mogą być spowodowane znaną fizyką. Przebadaliśmy około 3 trylionów zderzeń proton-proton i znaleźliśmy 13 „SUSY-podobnych”, w przybliżeniu tyle, ile oczekiwaliśmy. Chociaż nie znaleziono dowodów na obecność cząstek, pomiar ten znacznie zawęża obszar poszukiwań ciemnej materii. ”
Fizycy czekają teraz na serię LHC i CMS w 2011 r., Która ma dostarczyć danych, które mogłyby potwierdzić supersymetrię jako wyjaśnienie ciemnej materii.
Eksperyment CMS jest jednym z dwóch eksperymentów ogólnego przeznaczenia zaprojektowanych do zbierania danych z LHC wraz z ATLAS (A Toroidalne aparaty LHC). Grupa High Energy Physics Group odegrała ważną rolę w projektowaniu i budowie CMS, a teraz wielu członków pracuje nad misją znalezienia nowych cząstek, w tym nieuchwytnej cząstki bozonu Higgsa (jeśli istnieje) i rozwiązania niektórych tajemnice natury, na przykład skąd bierze się masa, dlaczego w naszym Wszechświecie nie ma antymaterii i czy istnieją więcej niż trzy wymiary przestrzenne.
