Исследователи ЦЕРН используют Большой адронный коллайдер для поиска темной материи

Хотя ученые в основном верят, что темная материя реальна, никто из них не смог ее увидеть или выдумать. Сбор данных и модернизация мощности ускорителя частиц, называемого Большим адронным коллайдером, могут предоставить исследователям одну из лучших возможностей для визуализации и понимания материи.

«Если мы сможем выяснить свойства темной материи, мы узнаем, из чего состоит наша галактика», — сказал Джошуа Рудерман, доцент физики Нью-Йоркского университета. «Это будет трансформация».

Поиски бозона Хиггса учеными привели к новой субатомной частице

Темная материя очаровывала физиков на протяжении десятилетий. Широко распространено мнение, что он составляет важную часть Вселенной, и, зная о нем больше, можно понять, как возникла Вселенная.

Все звезды, планеты и галактики во Вселенной составляют лишь 5% материи Вселенной. По мнению ученых в ЦЕРНе. Считается, что примерно 27 процентов Вселенной состоит из темной материи, которая не поглощает, не отражает и не излучает свет, что делает ее чрезвычайно сложной для обнаружения. Исследователи говорят, что он там, потому что они видели его гравитационное притяжение к объектам и видели, как он помогает искривлять свет.

Исследователи надеются, что Большой адронный коллайдер сможет помочь. БАК был построен более десяти лет Европейской организацией ядерных исследований, чтобы помочь ответить на нерешенные вопросы физики элементарных частиц. Устройство расположено ок. 328 футов под землей В туннеле недалеко от франко-швейцарской границы и города Женева. Его окружность простирается примерно на 17 миль.

Внутри коллайдера сверхпроводящие магниты охлаждаются почти до 456 градусов по Фаренгейту — холоднее, чем в космосе, — в то время как два луча частиц сталкиваются со скоростью, близкой к скорости света. Используя сложные датчики и экраны, ученые анализируют материал от этих столкновений, которые воспроизводят условия, подобные Большому взрыву. Позволяет им узнать о Первые мгновения Вселенной.

Машина начала работать в сентябре 2008 года, но несколько раз останавливалась для доработок. За последние три года инженеры модернизировали коллайдер, чтобы он мог обнаруживать больше данных и работать на более высоких скоростях. Теперь ускоритель может работать на самом высоком уровне энергии, 13,6 триллиона электрон-вольт, что позволяет ученым проводить более масштабные и сложные эксперименты, которые могут дать новое понимание физики элементарных частиц.

«Это большое увеличение», Он сказал Майк Ламонт, директор ЦЕРН по ускорителям и технологиям. На пути к новым открытиям.

Бозон Хиггса и его значение для технологий

В ранней Вселенной частицы не имели массы, поэтому ученые давно задавались вопросом, как формируются звезды, планеты и дополнительная жизнь. В 1964 году физики Франсуа Энглер, Питер Хиггс и другие предположили, что силовое поле придает частицам массу, когда они вступают в контакт, но они не смогли задокументировать существование сущности.

Открытие бозона Хиггса, части предполагаемого силового поля, принесло Энглерту и Хиггсу А. Нобелевская премия по физике.

Эта частица поразила как ученых, так и широкую общественность. ЦЕРН и коллайдер занимают видное место в книге и экранизации Дэна Брауна.Ангелы и демоны. «

Но теперь исследователи хотят ответить на более неприятные вопросы, особенно связанные с темной материей.

В ходе четырехлетнего эксперимента на Большом адронном коллайдере ученые надеются найти доказательства существования темной материи. Когда они запустят устройство, протоны будут вращаться почти со скоростью света. Надежда состоит в том, что, по словам исследователей, при столкновении они создают новые частицы, обладающие свойствами, аналогичными свойствам темной материи.

Они также надеются узнать больше о том, как ведет себя бозон Хиггса. Во вторник, вскоре после того, как коллайдер начал собирать данные, ученые ЦЕРН объявить Они обнаружили три новые «странные» частицы, которые могут дать представление о том, как субатомные частицы связаны друг с другом.

«Высокоэнергетические коллайдеры остаются самым мощным микроскопом в нашем распоряжении для изучения природы в мельчайших масштабах и открытия фундаментальных законов, управляющих Вселенной». Он сказал Джан Джудиче, глава теоретического отдела ЦЕРН.

На Большом адронном коллайдере можно заглянуть в будущее науки

Стремление ЦЕРН узнать о темной материи и объяснить происхождение Вселенной заставило ЦЕРН с нетерпением ждать результатов эксперимента, сказал Рудерман из Нью-Йоркского университета. Исследования его сильно увлекли. «Вот почему я встаю по утрам», — сказал он.

Как только в результате эксперимента начнут поступать данные, Рудерман увидит, будут ли в результате эксперимента появляться новые частицы. Даже если бы это было так, сразу было бы трудно сказать, была ли это темная материя или нет.

Во-первых, им нужно будет оценить, излучает ли рассматриваемая частица свет. Если это так, это снижает вероятность того, что это темная материя. Во-вторых, частица должна проявлять признаки существования в течение длительного времени, а не распадаться сразу, потому что теоретически темная материя должна существовать миллиарды лет. Они также надеются, что частица будет вести себя аналогично современным теориям темной материи.

По словам Рудермана, на открытие может уйти более четырех лет.

Если ученые ЦЕРНа не откроют темную материю в ближайшие четыре года, их работы будут продвигаться дальше. Обновления, вероятно, займут три года после текущего закрытия, а четвертый раунд сбора данных и испытаний начнется в 2029 году.

Как и планировалось, эксперимент может собрать в 10 раз больше данных, чем предыдущие эксперименты. ЦЕРНВеб-сайт для . Но раскрыть секреты вселенной непросто.

«Это сложно, и на исследования может уйти целая жизнь», — сказал Родман.