Penghancur atom terbesar di dunia mungkin kehilangan masalah gelapnya. Tetapi ahli fizik mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang apa yang kelihatan seperti masalah gelap - jika ada.
ATLAS, pengesan zarah-zarah yang sangat besar di Large Hadron Collider (LHC) yang berpangkalan di Geneva, paling terkenal kerana menemui bos bos Higgs pada tahun 2012. Sekarang ia telah beralih untuk memburu lebih banyak zarah eksotik - termasuk teoretikal "supersymmetric "zarah, atau zarah pasangan kepada semua zarah yang diketahui di alam semesta.
Sekiranya supersimetri adalah nyata, sesetengah zarah tersebut dapat menjelaskan perkara gelap yang tersebar di seluruh alam semesta. Sekarang, sepasang hasil yang dipersembahkan pada persidangan ATLAS yang difokuskan pada bulan Mac telah memberikan gambaran yang paling tepat lagi tentang apa yang zarah-zarah hipotesis itu harus kelihatan seperti.
Perkara yang tidak kelihatan
Mari buat semula.
Matlamat gelap ialah benda yang tidak kelihatan yang boleh membentuk sebahagian besar alam semesta. Terdapat beberapa sebab untuk mengesyaki ia wujud, walaupun tiada siapa yang dapat melihatnya. Tetapi inilah yang paling jelas: Galaksi wujud.
Melihat ke sekeliling alam semesta kita, para penyelidik dapat melihat bahawa galaksi tidak kelihatan cukup besar untuk mengikat diri bersama-sama dengan graviti bintang-bintang mereka yang kelihatan dan perkara biasa yang lain. Jika barang-barang yang kita dapat lihat adalah semua, galaksi-galaksi tersebut akan terlepas. Ini menunjukkan bahawa beberapa perkara gelap tidak dapat dikelompokkan dalam galaksi dan memegang mereka bersama-sama dengan graviti.
Tetapi tidak ada zarah yang diketahui dapat menjelaskan web galaksi kosmik. Oleh itu, kebanyakan pakar fizik menganggap terdapat sesuatu yang lain di luar sana, sejenis zarah (atau zarah) yang tidak pernah kita lihat, itu menjadikan semua perkara gelap itu.
Pakar fizik eksperimental telah membina banyak pengesan untuk memburu mereka.
Eksperimen-eksperimen ini berfungsi dengan cara yang berbeza, tetapi pada intinya, banyak jumlah untuk meletakkan sebilangan besar barang-barang di dalam bilik yang sangat gelap dan menonton dengan teliti. Akhirnya, teori itu berlaku, beberapa zarah bahan gelap akan menyerupai sebahagian besar bahan dan menyebabkannya bergemerlapan. Dan bergantung kepada sifat barangan dan berkilauan, ahli fizik akan mempelajari apa yang zarah zarah gelap kelihatan seperti.
ATLAS mengambil pendekatan bertentangan, mencari zarah-zarah gelap di salah satu tempat paling terang di Bumi. LHC adalah mesin yang sangat besar yang menghancurkan zarah bersama-sama dengan kelajuan yang luar biasa tinggi. Di dalam tiub tiubnya adalah semacam letupan zarah baru yang terbentuk dalam perlanggaran tersebut. Apabila ATLAS menemui boson Higgs, apa yang dilihatnya adalah sekumpulan boson Higgs yang sebenarnya dicipta oleh LHC.
Sesetengah ahli teori berpendapat bahawa LHC mungkin juga menghasilkan jenis zarah gelap yang khusus: rakan-rakan supersymmetrik zarah yang diketahui. Perkataan "supersimetri" merujuk kepada teori bahawa banyak zarah yang diketahui dalam fizik telah tidak dapat ditemui "rakan" yang jauh lebih sukar untuk dikesan. Teori ini belum dibuktikan, tetapi jika benar ia akan memudahkan banyak persamaan kemas yang kini memerintah fizik zarah.
Ia juga mungkin bahawa zarah supersymmetric dengan sifat-sifat yang betul dapat menjelaskan beberapa atau semua perkara gelap yang hilang di alam semesta. Dan jika mereka dibuat di LHC, ATLAS sepatutnya dapat membuktikannya.
Memburu zarah supersymmetric
Tetapi ada masalah. Pakar fizikal semakin yakin bahawa jika zarah-zarah supersymmetri itu dibuat di LHC, mereka terbang keluar dari pengesan sebelum membusuk. Itulah masalah, kerana Live Science sebelum ini telah melaporkan, kerana ATLAS tidak secara langsung mengesan zarah supersymmetric eksotik, tetapi sebaliknya melihat zarah yang lebih biasa yang zarah supersyetrik berubah selepas mereka rosak ... Jika zarah supersymmetri menembak keluar dari LHC sebelum membusuk, Walau bagaimanapun, ATLAS tidak dapat melihat tandatangan itu. Oleh itu, para penyelidik datang dengan alternatif kreatif: Memburu, menggunakan statistik dari berjuta-juta perlanggaran partikel di LHC, untuk bukti bahawa ada yang lain yang hilang.
"Kehadiran mereka hanya dapat disimpulkan melalui magnitud momentum melintang yang meletus," kata penyelidik dalam satu kenyataan.
Mengukur momentum hilang dengan tepat adalah tugas yang mengejutkan.
"Di dalam persekitaran padat pelbagai pertindihan bertindih yang dihasilkan oleh LHC, ia boleh menjadi sukar untuk memisahkan diri dari momentum palsu, kata para penyelidik ...
Setakat ini, perburuan itu tidak muncul apa-apa. Tetapi itu maklumat yang berguna. Setiap kali eksperimen perkara gelap tertentu gagal, ia menyediakan para penyelidik dengan maklumat tentang apa yang gelap tidak kelihatan seperti itu. Fizik memanggil proses menyempitkan ini "menghalang" masalah gelap.
Keputusan kedua-dua Mac, berdasarkan statistik yang memburu momentum yang hilang, menunjukkan bahawa jika calon perkara gelap supersymmetric (dipanggil charginos, sleptons dan quark bawah supersymmetric) ada, mereka harus mempunyai ciri-ciri tertentu yang ATLAS belum dikesampingkan.
Jika model supersymmetry semasa adalah betul sepasang charina mestilah sekurang-kurangnya 447 kali jisim proton, dan sepasang sleptons mestilah sekurang-kurangnya 746 kali jisim proton.
Begitu juga, berdasarkan model semasa, kuar bawah super supersimetrik perlu sekurang-kurangnya 1,545 kali jisim proton.
ATLAS telah selesai memburu untuk lebih ringan charginos, sleptons, dan kuark bawah. Dan para penyelidik mengatakan bahawa mereka adalah 95% yakin bahawa mereka tidak wujud.
Dalam beberapa aspek, perburuan untuk perkara gelap seolah-olah sentiasa menghasilkan penemuan null, yang boleh mengecewakan. Tetapi ahli fizik ini tetap optimis.
Hasilnya, kata mereka dalam satu kenyataan, "menempatkan kekangan yang kuat pada senario supersimetri penting, yang akan membimbing pencarian ATLAS masa depan."
Akibatnya, ATLAS kini mempunyai kaedah baru untuk memburu bahan gelap dan supersimetri. Ia tidak pernah berlaku untuk mencari sebarang perkara gelap atau supersimetri lagi.
