Из пресс-релиза Имперского колледжа в Лондоне:
Физики говорят, что они как никогда близки к тому, чтобы найти источник таинственной темной материи Вселенной, после того, как год исследований, проведенных на компактном мюонном соленоиде (CMS), являющемся частью Большого адронного коллайдера (LHC) в CERN в Женеве, был лучше, чем ожидалось. ,
В настоящее время ученые провели первый полный цикл экспериментов, которые разбивают протоны вместе почти со скоростью света. Когда эти субатомные частицы сталкиваются в основе детектора CMS, результирующие энергии и плотности подобны тем, которые были в первых мгновениях Вселенной, сразу после Большого взрыва около 13,7 миллиардов лет назад. Уникальные условия, создаваемые этими столкновениями, могут привести к образованию новых частиц, которые существовали бы в те ранние мгновения и с тех пор исчезли.
Исследователи говорят, что они уже на пути к тому, чтобы либо подтвердить, либо исключить одну из основных теорий, которая могла бы решить многие из нерешенных вопросов физики элементарных частиц, известных как суперсимметрия (SUSY). Многие надеются, что это могло бы быть действительным расширением Стандартной модели физики элементарных частиц, которая описывает взаимодействия известных субатомных частиц с поразительной точностью, но не включает в себя общую относительность, темную материю и темную энергию.
Темная материя - это невидимая субстанция, которую мы не можем обнаружить непосредственно, но чье присутствие определяется из вращения галактик. Физики считают, что она составляет около четверти массы Вселенной, тогда как обычная и видимая материя составляет только около 5% массы Вселенной. Его состав остается загадкой, что приводит к интригующим возможностям неизвестной до сих пор физики.
Профессор Джефф Холл из Департамента физики в Имперском колледже Лондона, который работает над экспериментом CMS, сказал: «Мы сделали важный шаг вперед в охоте на темную материю, хотя никаких открытий пока не сделано. Эти результаты оказались быстрее, чем мы ожидали, потому что LHC и CMS работали лучше в прошлом году, чем мы осмеливались надеяться, и теперь мы очень оптимистично настроены в отношении перспектив подавления суперсимметрии в ближайшие несколько лет ».
Энергия, выделяемая при протон-протонных столкновениях в CMS, проявляется в виде частиц, разлетающихся во всех направлениях. Большинство столкновений производят известные частицы, но в редких случаях могут возникать новые, в том числе предсказанные SUSY - известные как суперсимметричные частицы, или "частицы". Самая легкая частица является естественным кандидатом в темную материю, поскольку она стабильна, и CMS будет «видеть» эти объекты только через отсутствие их сигнала в детекторе, что приводит к дисбалансу энергии и импульса.
Чтобы искать частицы, CMS ищет столкновения, которые производят два или более высокоэнергетических «джета» (сгустков частиц, движущихся примерно в одном направлении) и значительную недостающую энергию.
Доктор Оливер Бухмюллер, также из Департамента физики в Имперском колледже Лондона, но базирующийся в CERN, сказал: «Нам нужно хорошее понимание обычных столкновений, чтобы мы могли распознать необычные столкновения, когда они случаются. Такие столкновения редки, но могут быть произведены известной физикой. Мы исследовали около 3 триллионов протон-протонных столкновений и обнаружили 13 «подобных SUSY», примерно столько, сколько мы ожидали. Хотя никаких доказательств наличия частиц не было найдено, это измерение значительно сужает область поиска темной материи ».
В настоящее время физики с нетерпением ждут запуска LHC и CMS в 2011 году, который, как ожидается, предоставит данные, которые могут подтвердить суперсимметрию в качестве объяснения темной материи.
Эксперимент CMS - один из двух экспериментов общего назначения, предназначенных для сбора данных с LHC, наряду с ATLAS (аппарат Toroidal LHC). Группа по физике высоких энергий Imperial сыграла важную роль в проектировании и создании CMS, и теперь многие участники работают над миссией по поиску новых частиц, включая неуловимую бозонную частицу Хиггса (если она существует), и решения некоторых из тайны природы, такие как происхождение массы, почему в нашей Вселенной нет антиматерии и существует ли более трех пространственных измерений.
