Існування темної матерії – давня загадка нашого всесвіту. Темна матерія становить близько чверті нашого Всесвіту, але вона не взаємодіє зі звичайною матерією.
Існування темної матерії було підтверджено низкою астрофізичних і космологічних спостережень, в тому числі нещодавніми приголомшливими знімками з космічного телескопа Джеймса Вебба. Однак, на сьогодні не повідомлялося про жодне експериментальне спостереження темної матерії. Існування темної матерії є питанням, яке астрофізики всього світу досліджують протягом десятиліть.
“Це причина, чому ми проводимо дослідження в галузі фундаментальної науки, досліджуючи найглибші таємниці Всесвіту. Великий адронний колайдер у ЦЕРНі – це найбільший експеримент з коли-небудь побудованих, і зіткнення частинок, що створюють умови, подібні до Великого вибуху, можна використовувати для пошуку натяків на темну матерію”, – говорить професор Діпак Кар з фізичного факультету Університету Вітватерсранда в Йоганнесбурзі, Південна Африка.
Працюючи в експерименті ATLAS в ЦЕРНі, Кар і його колишня аспірантка Суканья Сінха (нині постдоктор наук в Манчестерському університеті) започаткували новий спосіб пошуку темної матерії. Їхнє дослідження було опубліковане в журналі Physics Letters B.
“За останні кілька десятиліть було проведено безліч досліджень темної матерії на колайдерах, але досі вони були зосереджені на слабко взаємодіючих масивних частинках, так званих WIMPs”, – говорить Кар. “WIMPS – це один із класів частинок, які, згідно з гіпотезою, пояснюють темну матерію, оскільки вони не поглинають і не випромінюють світло і не взаємодіють з іншими частинками. Однак, оскільки досі не було знайдено жодних доказів існування WIMPS, ми зрозуміли, що пошук темної матерії потребує зміни парадигми”.
“Нас цікавило, чи дійсно частинки темної матерії утворюються всередині струменя частинок стандартної моделі, – каже Кар. Це призвело до дослідження нової детекторної сигнатури, відомої як напіввидимі струмені, які вчені ніколи раніше не розглядали.
Високоенергетичні зіткнення протонів часто призводять до утворення колімованого розпилення частинок, зібраних у так звані струмені, від розпаду звичайних кварків або глюонів. Напіввидимі струмені виникають, коли гіпотетичні темні кварки розпадаються частково на кварки стандартної моделі (відомі частинки) і частково на стабільні темні адрони (“невидима фракція”).
Оскільки вони утворюються парами, як правило, разом з додатковими струменями стандартної моделі, дисбаланс енергії або відсутність енергії в детекторі виникає, коли всі струмені не повністю збалансовані. Напрямок відсутньої енергії часто збігається з напрямком одного з напіввидимих струменів.
Це робить пошук напіввидимих струменів дуже складним, оскільки ця сигнатура події може також виникати через неправильно виміряні струмені в детекторі. Новий спосіб пошуку темнoї матерії, запропонований Кар і Сінха, відкриває нові напрямки пошуку існування темнoї матерії.
“Хоча моя докторська дисертація не містить відкриття темної матерії, вона встановлює перші та досить жорсткі верхні межі для цього способу виробництва і вже надихає на подальші дослідження”, – каже Сінха.
Читайте також:
Щоб розбити протони на ЦІЛІ кварки і кварки на ЦІЛІ струни потрібно чітко підбирати енергію зіткнення..Затримати і дослідити їх не вдасться .Кварки будуть підхоплені гравітацією центру галактики , а струни – гравітацією Центру Нашого Всесвіту .які в 10^ 18 і в 10^ 28 сильніші від земної. Якщо зможемо побачити напрямок руху – отримаємо кварковий компас галактики і струнний компас Нашого Всесвіту.