• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
30.11.2023
Василий Парфенов
6
16 243

Большой адронный коллайдер «подсказал», где искать частицы темной материи

2.9

Работающие в ЦЕРН исследователи создали новый метод поиска частиц темной материи с помощью Большого адронного коллайдера. Его впервые применили минувшим летом, и результаты этой работы получились двоякими. С одной стороны, долгожданных частиц пока найти не удалось, с другой — теперь ученые знают, в каких диапазонах энергий вимпов, скорее всего, точно нет.

Темная материя в БАК
Визуализация продуктов столкновения двух пучков протонов в Большом адронном коллайдере. Идея искать следы частиц темной материи в данных, полученных с помощью БАК не нова, это уже пытались делать ранее. Новая научная работа предлагает оригинальный и сравнительно быстрый способ сделать это / © CERN, Getty

Темная материя — одна из наиболее интригующих загадок современной физики. Шутка ли: мы уже почти 100 лет подряд обладаем хорошо подтвержденными теориями устройства мира, но при этом не можем уверенно объяснить, из чего состоит более 95 процентов Вселенной. Примерно две третьих всей массы Вселенной приходится на темную энергию (о ней в другой раз), а около четверти — неуловимые частицы, природа которых неизвестна. Поэтому ученые упорно пытаются разработать самые разные способы их зафиксировать.

Определенные успехи есть, но прогресс очень медленный. Немного ускорить его предложили участники коллаборации ATLAS — одного из четырех основных экспериментов, которые проводят на Большом адронном коллайдере (БАК, LHC) европейской организации ядерных исследований ЦЕРН (CERN). Суть идеи Дипака Кара (Deepak Kar) и Суканьи Синха (Sukanya Sinha) заключается в следующем.

Согласно некоторым моделям, частицы темной материи состоят из «зеркальных» версий фундаментальных кирпичиков обычной (барионной) материи, то есть «темных кварков» и «темных глюонов». Такие элементарные частицы имеют несколько важных потенциальных свойств. Во-первых, они без особого труда вписываются в модели темной материи, подразумевающие наличие слабо взаимодействующих частиц (вимпов, WIMP). Во-вторых, темные кварки с глюонами при определенных условиях все же взаимодействуют с обычными, только происходит это крайне редко.

Да, включение в теоретические построения дополнительных частиц, помимо уже имеющихся в Стандартной модели, никогда не выглядит особенно хорошим решением. Однако для проверки этой идеи пока не нужны какие-либо новые детекторы и эксперименты. Следы темных кварков должны быть видны в данных, полученных во время уже проведенных или запланированных столкновений частиц на БАК. Свою гипотезу Кар и Синха глубоко проработали и вместе с коллегами проверили на имеющихся данных.

Результаты этого исследования опубликованы в рецензируемом журнале Physics Letters B, текст находится в открытом доступе. С обзором научной статьи можно ознакомиться на портале эксперимента ATLAS и на сайте Университета Витватерсранда (University of the Witwatersrand, Йоханнесбург, ЮАР).

Большой адронный коллайдер разгоняет протоны или тяжелые ионы практически до скорости света, всего на 11 километров в час меньше нее. Когда они сталкиваются, их буквально разрывает на элементарные частицы, которые либо попадают на детекторы в неизменном виде, либо претерпевают цепочки преобразований. Улавливая частицы, получившиеся в результате этих преобразований, ученые анализируют фундаментальные природные взаимодействия и корректируют существующие теоретические модели.

Если во время каких-то столкновений даже на кратчайшие периоды времени возникали темные кварки и глюоны, их следы можно увидеть в данных БАК. Обычно парные пучки продуктов столкновений имеют одинаковую энергию, следовательно, сумма энергий всех «пойманных» в эксперименте частиц должна быть равной по обе стороны детектора. Но темные частицы с детектором взаимодействовать не будут и унесут энергию с собой — возникнет неравенство.

Правда, объем получаемой на установке информации так велик, что ее анализ занимает годы. Тем не менее первичную проверку своей гипотезы Кар и Синха провести смогли. Следов вимпов обнаружить не удалось — тут никакого сюрприза новое исследование не принесло. Зато получилось ограничить спектр энергий частиц, в котором могут «прятаться» искомые несимметричные пучки продуктов столкновений. Исследователи называют их полуневидимыми, поскольку частично заметить их все же можно.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 12:19
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

21 февраля
Илья

Научные исследования в области генетической модификации принесли новую перспективу для аграрной отрасли. Австралийские ученые впервые получили регуляторное одобрение для выпуска в коммерческое использование генетически модифицированной разновидности бананов сорта «кавендиш» для употребления людьми в пищу.

Вчера, 11:23
Полина

Многие родители стремятся отдать детей в двуязычную школу, чтобы те развивались лучше и быстрее. Однако такое образование способно даже навредить ребенку, показало исследование.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

Позавчера, 12:19
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

19 февраля
Полина

Подростки чаще пробуют писать музыку, если у них есть возможность получать соответствующее дополнительное образование, а также когда они чувствуют поддержку и преемственность. При этом есть пять типовых траекторий, которые приводят к собственному творчеству.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

[miniorange_social_login]

Комментарии

6 Комментариев

-
0
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
-
0
+
чтоб ваш коллайдер вместе с темной материей изчез навсегда, как и не было)
ТМ не существует в ФМ
aRTUR Ko
01.12.2023
-
0
+
ТМ это микрогравитация из другого измерения, паралельной вселенной

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: