Para saintis mungkin mempunyai cara baru untuk mengintip ke dalam "dunia gelap" fizik.
Dalam kertas baru, ahli fizik teori mengatakan mereka mempunyai rancangan baru untuk mencari zarah teori yang, setakat ini, tidak pernah diperhatikan. Zarah-zarah ini, yang digelar zarah lama atau LLP, boleh menjadi tingkap ke dalam bahan gelap dan tenaga gelap, yang bersama-sama membentuk 95% alam semesta. Matlamat gelap menimbulkan tarikan graviti pada perkara biasa, dan tenaga gelap dianggap menyebabkan perkembangan alam semesta untuk mempercepatkan. Tetapi tidak boleh diperhatikan secara langsung, kerana apa-apa interaksi yang mereka ada dengan perkara bercahaya alam semesta adalah lemah, kata Zhen Liu, seorang penyelidik pasca doktoral di University of Maryland.
"Mereka tidak bercakap dengan kami," kata Liu, salah seorang penyelidik yang sedang menjalankan rancangan baru, memberitahu Live Science.
Tetapi LLPs mungkin memberi jalan bagi dunia gelap untuk berkomunikasi dengan yang lebih ringan. Liu dan rakan-rakannya percaya bahawa dengan beberapa pengesan dalam peretas atom terbesar di dunia, Large Hadron Collider (LHC) berhampiran Geneva, Switzerland, ahli fizik mungkin dapat mencari mereka.
Dunia selari
"Dunia gelap," juga dikenali sebagai "sektor tersembunyi," menggambarkan satu set zarah hipotesis yang akan melampaui Model Fizik Standard. (Model Standard menerangkan proton, neutron, elektron dan semua zarah subatomik aneh yang ada bersama mereka, seperti kuark, muons, neutrinos dan boson Higgs.)
Sekiranya semua perkara "biasa" berada dalam satu lembah, dunia gelap berada di lembah yang selari dengan satu rabung, kata Liu. Ia memerlukan sejumlah besar tenaga untuk memanjat rabung itu, jadi zarah-zarah di lembah dunia gelap berinteraksi dengan kuat antara satu sama lain, tetapi hanya sedikit dengan mereka di sisi lain gunung. Tetapi beberapa zarah mungkin dapat melewati halangan tenaga dari dunia gelap ke dalam yang biasanya kita hadapi melalui proses yang disebut tunneling kuantum. Zarah-zarah ini mungkin tidak bersamaan dengan zarah stabil seperti proton atau neutron, kata Liu, tetapi mungkin lebih serupa dengan zarah Model Standard yang tidak stabil.
Ia adalah zarah terowong yang para penyelidik berminat mencari. Tetapi zarah-zarah ini, jika wujud, jarang berlaku, kata Liantao Wang, seorang ahli fizik teori di Universiti Chicago. LHC menjilat proton di antara satu sama lain pada kadar yang menggelikan, menghasilkan 1 bilion perlanggaran sesaat. Pelanggaran tersebut menghancurkan proton ke dalam zarah-zarah Model Piawai yang dikenali ramai. Bagi para saintis yang mencari sektor yang tersembunyi, semua zarah tersebut adalah bunyi bising. Zarah-zarah yang mereka minat, kata Wang, mungkin muncul hanya beberapa kali satu dekad.
Laluan baru
Wang, bersama-sama dengan Liu dan rakannya, Jia Liu, adalah penulis kertas baru, yang diterbitkan pada 3 April dalam jurnal Journal Review Letters, mencadangkan cara untuk menangkap sekilas zarah-zarah yang jarang berlaku ini.
Ia semua datang ke masa. LLPs, kata Wang, harus besar-besaran dan lumbering berbanding dengan zarah-Standard Model yang LHC mencipta secara besar-besaran. Kelambatan mereka adalah kerana halangan besar yang perlu mereka lalui hanya untuk membuat kesan terhadap perkara biasa, kata Liu. Tetapi langkah siput mereka juga merupakan ciri yang berguna untuk ahli fizik. Kebanyakan zarah asas dalam perjalanan LHC pada kelajuan cahaya dan kerosakan cepat. Sebagai contoh, boson Higgs hilang hanya dalam 10 hingga 22 saat, berubah menjadi satu set zarah yang lebih stabil.
LLP, walaupun, harus hidup perlahan - sehingga sepersepuluh detik, kata Wang. Mereka juga bergerak perlahan daripada kelajuan cahaya. Oleh itu, menyesuaikan pengesan LHC untuk mencari zarah-zarah yang datang lewat kepada sensor mereka harus menjadi kunci untuk mengesannya.
"Ia satu idea yang sangat mudah," kata Wang, "tetapi ternyata sangat berkesan."
Beberapa penyesuaian akan datang secara semulajadi dengan peningkatan LHC, yang kini sedang berjalan, kata Liu. Pembuat zarah akan dibuka lagi pada tahun 2021, dengan pengesan yang dapat mengukur waktu ketibaan partikel 10 kali lebih tepat dari saat ini dapat, katanya. Dari sana, katanya, ia hanya masalah beberapa tweak perisian untuk memanfaatkan keupayaan LHC, dan memastikan bahawa ahli fizik eksperimen yang menggunakan collider memprioritaskan pencarian. Sekarang, Wang dan Liu berkata, mereka dan rakan-rakan eksperimen mereka mempunyai siri mesyuarat untuk memastikan semua orang berada pada halaman yang sama.
"Ia akan berlaku," kata Liu.
