O nouă căutare pentru materie întunecată a apărut cu mâna goală – dar, într-un mod clar, efortul a oferit limite importante care vor ajuta experimentele viitoare să restrângă vânătoarea pentru această substanță evazivă.
Majoritatea astronomilor cred că materia întunecată reprezintă 85% din întreaga masă a universului și că existența ei ar explica gravitația suplimentară aparentă detectabilă în jurul galaxiilor și în interiorul unor grupuri uriașe de galaxii. Cu toate acestea, până acum, nimeni nu a reușit să identifice din ce este făcută materia întunecată.
Până de curând, suspectul favorit a fost o specie de particule numită WIMP, care este un acronim frumos pentru particulele masive cu interacțiune slabă. Se crede că aceste particule teoretice abia interacționează cu materia normală, cu excepția cazului în care este vorba de gravitație. Însă Large Hadron Collider (LHC)cel mai mare și mai puternic accelerator de particule din lume, nu a reușit să aducă dovezi pentru existența WIMP-urilor.
Astfel, teoreticienii trebuie să se chinuie pentru a găsi teorii alternative despre ceea ce ar putea fi materia întunecată.
„WIMP-urile reprezintă o clasă de particule despre care se presupune că explică materia întunecată, deoarece nu absorb sau emit lumină și nu interacționează puternic cu alte particule”, a spus Deepak Kar, profesor de fizică la Universitatea Witwatersrand din Johannesburg. într-o afirmație. „Cu toate acestea, întrucât nu au fost găsite dovezi ale WIMP-urilor până acum, ne-am dat seama că căutarea materiei întunecate avea nevoie de o schimbare de paradigmă”.
LEGATE DE: Materia întunecată poate avea propriul său tabel periodic „invizibil” al elementelor
Unele modele alternative de materie întunecată presupun că, în loc să interacționeze slab, materia întunecată ar putea interacționa puternic cu unele particule din Modelul standard, care este un cadru de fizică a particulelor care descrie fiecare particulă cunoscută, precum și modul în care fiecare particulă interacționează cu, și se leagă unul de altul. Se crede că particulele de materie întunecată există dincolo de scopul modelului standard; modelele care prezic o interacțiune puternică a materiei întunecate, descriu mai degrabă o întreagă menajerie de particule teoretice, începând cu „quarci întunecați” de bază și „gluoni întunecați”. Acestea sunt ca oglinzile întunecate ale quarcilor și gluonilor care sunt elementele fundamentale ale întregii materii vizibile și prezente cu siguranță în Modelul Standard.
Acum, Kar și fostul său student, Sukanya Sinha, care este acum la Universitatea din Manchester din Marea Britanie, au dezvoltat o nouă modalitate de a căuta acești potențiali quarci întunecați și gluoni întunecați în coliziunile de mare energie între protoni care au loc în LHC. .
Când protonii se unesc aproape la viteza luminii în interiorul LHC, ei sunt zdrobiți în quarcii și gluonii lor componente care se descompun rapid pentru a produce o ploaie de particule subatomice de scurtă durată. Aceste dușuri de particule sunt denumite „jeturi”.
Ideea lui Kar și Sinha, care a stat la baza doctoratului lui Sinha, este că posibilii quarci întunecați și gluoni întunecați s-ar putea degrada pentru a produce un amestec de particule, unele obișnuite și altele întunecate. Acest lucru ar avea ca rezultat ceea ce ei se referă drept jeturi „semi-vizibile”. Jeturile sunt produse în perechi, explică ei, iar dacă un jet normal și un jet semi-vizibil ar fi produse unul lângă altul, particulele întunecate ar transporta o parte din energie, ceea ce duce la o citire a dezechilibrului energetic, deoarece particulele întunecate. nu ar fi văzut.
Kar și Sinha au condus o căutare pentru aceste dezechilibre energetice cu experimentul ATLAS al LHC. Deoarece o ușoară măsurare greșită a două jeturi normale ar putea imita dezechilibrul energetic al unui jet semivizibil, totuși, datele de la ATLAS au trebuit analizate cu mare atenție.
Cei doi nu au găsit nicio dovadă pentru avioanele semi-vizibile – dar asta nu înseamnă că nu există.
Rezultatele ATLAS, publicate în jurnal Literele de fizică Bindică limitele superioare pentru proprietățile acestor particule întunecate teoretice, permițând ca experimentele viitoare care le caută să fie reglate fin.
Postat inițial pe Space.com.