Οι φυσικοί κυνηγούν τα σκοτεινά φωτόνια καθώς ο μεγάλος επιταχυντής αδρονίων γίνεται πιο ισχυρός

Οι επιστήμονες που εργάζονται στο πείραμα Compact Muon Solenoid (CMS) του CERN έχουν


δημοσίευσε


τα τελευταία δεδομένα στην αναζήτησή τους για ένα μακρόβιο εξωτικό σωματίδιο γνωστό ως σκοτεινό φωτόνιο.

Τα σκοτεινά φωτόνια (ονομάζονται επίσης κρυμμένα φωτόνια) διαφέρουν από τα κανονικά φωτόνια -σωματίδια φωτός- στο ότι πιστεύεται ότι έχουν μάζα, καθιστώντας τα έναν πρώτο υποψήφιο για να εξηγήσουν τη σκοτεινή ύλη. Η σκοτεινή ύλη είναι ο συναρπαστικός όρος που περιγράφει φαινομενικά αόρατο υλικό στο διάστημα που έχει παρατηρηθεί μόνο μέσω του

βαρυτικές επιδράσεις

αλλά δεν έχει εντοπιστεί ποτέ άμεσα και κανείς δεν είναι σίγουρος για το τι είναι στην πραγματικότητα.

Οι φυσικοί στο CMS προσπαθούν να το αλλάξουν αυτό. Όπως τα σωματίδια που παράγονται σε άλλα πειράματα στο CERN, τα υποθετικά σκοτεινά φωτόνια θα παράγονται από τη διάσπαση ενός άλλου σωματιδίου: του μποζονίου Higgs, το οποίο προτάθηκε τη δεκαετία του 1960 και

παρατηρήθηκε περίφημα

το 2012. Τα μποζόνια Higgs πιστεύεται ότι διασπώνται σε σκοτεινά φωτόνια, τα οποία στη συνέχεια θα διασπώνται σε μετατοπισμένα

μι

όνια.

Το

CMS Collaboration εργάζεται για να περιορίσει τις παραμέτρους στις οποίες θα πραγματοποιηθεί αυτή η διαδικασία.

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων του CERN ξεκίνησε την τρίτη του λειτουργία τον Ιούλιο του 2022, με μεγαλύτερη χωρητικότητα για συγκρούσεις σωματιδίων από ό,τι στις προηγούμενες δοκιμές του. Αυτό σημαίνει ότι ο αλγόριθμος του πειράματος CMS —ή η «σκανδάλη» — που ανιχνεύει ενδιαφέρουσες συγκρούσεις έχει περισσότερα συμβάντα προς εξέταση, και επομένως περισσότερες ευκαιρίες για εντοπισμό μετατοπισμένων μιονίων που προέρχονται από σκοτεινά φωτόνια.

«Έχουμε πραγματικά βελτιώσει την ικανότητά μας να ενεργοποιούμε μετατοπισμένα μιόνια», είπε η Juliette Alimena από το πείραμα CMS σε ένα


δήλωση


. «Αυτό μας επιτρέπει να συλλέγουμε πολύ περισσότερα συμβάντα από ό,τι πριν με μιόνια που μετατοπίζονται από το σημείο σύγκρουσης από αποστάσεις από μερικές εκατοντάδες μικρόμετρα έως αρκετά μέτρα. Χάρη σε αυτές τις βελτιώσεις, εάν υπάρχουν σκοτεινά φωτόνια, το CMS είναι πλέον πολύ πιο πιθανό να τα βρει».

Τα σκοτεινά φωτόνια θεωρούνται μακρόβια, σύμφωνα με τα πρότυπα των σωματιδίων: υπάρχουν για ένα δέκατο του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου. Παρά τη μακροζωία τους, είναι δύσκολο να εντοπιστούν — γι’ αυτό κανείς δεν το έχει κάνει ακόμη. Στην πραγματικότητα, η αναζήτηση για σκοτεινά φωτόνια συνεχίζεται εδώ και χρόνια. «Οι αναζητήσεις για τα σκοτεινά φωτόνια είναι ταυτόχρονα απλές και προκλητικές», δήλωσε ο φυσικός James Beacham

είπε στο

Gizmodo

το 2018

. «Απλή, επειδή η ιδέα είναι γενική και αρκετά απλή, ώστε ο σχεδιασμός πειραματικών αναζητήσεων είναι αρκετά εύκολος, αλλά δύσκολος γιατί πραγματικά δεν έχουμε ιδέα

που

στον χώρο των παραμέτρων το σκοτεινό φωτόνιο θα μπορούσε να ζήσει».

Κάποιοι επιστήμονες είναι

αναζητώντας τη σκοτεινή ύλη χρησιμοποιώντας μικρούς καθρέφτες

ενώ άλλοι προσπαθούν

συντονιστείτε στη συχνότητά του με ένα «ραδιόφωνο σκοτεινής ύλης».

Στο CMS, οι φυσικοί προσπαθούν να εντοπίσουν τα σωματίδια καθώς διασπώνται σε ζεύγη μιονίων.

Σε μια ώθηση για το CMS, το Large Hadron Collider θα αναβαθμιστεί σύντομα.

Το επερχόμενο High Luminosity-LHC

θα αυξήσει τη φωτεινότητα της εγκατάστασης κατά 10 και θα αυξήσει τον αριθμό των μποζονίων Higgs που πρέπει να μελετήσουν οι φυσικοί κατά μια τάξη μεγέθους. Το HL-LHC αναμένεται να είναι έτοιμο για λειτουργία έως το 2029. Στο μεταξύ, το Run 3 του LHC θα συνεχιστεί μέχρι το 2026.

Δεδομένα από τον επιταχυντή

συνεχίζει να αποδίδει νέα υποατομικά σωματίδια

να ανακρίνει, αλλά μερικοί – αυτοί που θεωρούνται υπεύθυνοι για τη σκοτεινή ύλη του σύμπαντος – παραμένουν άπιαστοι. Τουλάχιστον για τώρα.

Περισσότερο:

10 χρόνια μετά το μποζόνιο Higgs, ποιο είναι το επόμενο

μεγάλο

πράγμα για τη Φυσική;