Αναζητώντας σωματίδια σκοτεινής ενέργειας στον LHC

Posted on 16/02/2019

0


Η ερευνητική προσπάθεια του Σπύρου Αργυρόπουλου να επιλύσει το μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας

Πριν από 20 χρόνια οι φυσικοί συνειδητοποίησαν ότι το σύμπαν, δεν διαστέλλεται απλά, αλλά διαστέλλεται με έναν επιταχυνόμενο ρυθμό. Το αίτιο στο οποίο οφείλεται αυτή η επιταχυνόμενη διαστολή ονομάστηκε σκοτεινή ενέργεια, γιατί δεν είχαν ιδέα περί τίνος πρόκειται.

«Searching for Dark Energy with the LHC» , Spyros Argyropoulos

Μπορεί να μην υπάρχει – προς το παρόν – καμία θεωρητική ερμηνεία για το τι είναι η σκοτεινή ενέργεια, το γεγονός όμως ότι το σύμπαν διαστέλλεται επιταχυνόμενα αποτελεί πλέον αναμφισβήτητο δεδομένο των αστρονομικών παρατηρήσεων. Αλλά δεν αρκούν μόνο αυτές. Χρειάζονται περισσότερες πληροφορίες για να κατανοήσουμε τι είναι η σκοτεινή ενέργεια.

Ο Σπυρίδων Αργυρόπουλος, ένας μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Αϊόβα έδειξε το πώς οι φυσικοί θα μπορούσαν να ψάξουν σχετικά με την σκοτεινή ενέργεια χρησιμοποιώντας τους σωματιδιακούς ανιχνευτές του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN. Συνεργαζόμενος με ερευνητές του ανιχνευτή ATLAS στον LHC, ο Αργυρόπουλος έθεσε κάποια όρια ή περιορισμούς , για το πώς οι φυσικοί θα μπορούσαν να εντοπίσουν στα δεδομένα του LHC σημάδια της σκοτεινής ενέργειας.

Ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Σπυρίδων Αργυρόπουλος

Σύμφωνα με τον Αργυρόπουλο, η καινοτομία της έρευνά τους είναι ότι κανείς άλλος δεν έψαξε κάτι παρόμοιο σε δεδομένα επιταχυντών. Από τώρα και στο εξής, οι ερευνητές που ενδιαφέρονται για την σκοτεινή ενέργεια θα πρέπει να έχουν κατά νου ότι και τα δεδομένα από τις συγκρούσεις των επιταχυντών θα μπορούσαν να εξηγήσουν τι είναι η σκοτεινή ενέργεια.

Πριν από δυο χρόνια Ευρωπαίοι ερευνητές είχαν προτείνει μια μέθοδο ανίχνευσης της σκοτεινής ενέργειας. Υποστήριξαν ότι σωματίδια σκοτεινής ενέργειας θα μπορούσαν να δημιουργηθούν σε συγκρούσεις εξαιρετικά μεγάλης ενέργειας όπου παράγονται τα βαρέα σωματίδια που ονομάζονται κορυφαία κουάρκ.

Ο Αργυρόπουλος βασιζόμενος σ’ αυτή την έρευνα, σχεδίασε πειράματα που θα μπορούσαν να διαπιστώσουν αν ήταν δυνατή η ανίχνευση της σκοτεινής ενέργειας στις συγκρούσεις σωματιδίων στον LHC. Σε συνεργασία με φυσικούς της ομάδας του ανιχνευτή ATLAS – έναν από τους δυο βασικούς ανιχνευτές στον LHC – πραγματοποιήθηκε μια σειρά από συγκρούσεις σωματιδίων για να καθοριστούν οι συνθήκες στις οποίες τα σωματίδια της σκοτεινής ενέργειας θα μπορούσαν να ανιχνευθούν.

Σύμφωνα με τον Αργυρόπουλο, το βασικό πράγμα που περιμένει κανείς να δει ψάχνοντας για σκοτεινή ενέργεια είναι η … έλλειψη ενέργειας.  Το μοντέλο έδειχνε ότι στο πιο πιθανό σενάριο, η παρατήρηση της χαμένης ενέργειας εμφανίζεται σε συνδυασμό με την παραγωγή κορυφαίων κουάρκ ή άλλων σωματιδίων με υψηλή ενέργεια. Έτσι, αναζητήθηκαν γεγονότα με πολύ ενεργητικά σωματίδια και έλλειψη ενέργειας ή γεγονότα με βαριά κουάρκ και έλλειψη ενέργειας.

Η ομάδα μπορεί να μην βρήκε ενδείξεις σκοτεινής ενέργειας, καθόρισε όμως τα όρια για μελλοντικά πειράματα. Αυτό που μπορούμε να πούμε είναι ότι αν παράγονται σωματίδια σκοτεινής ενέργειας, θα παράγονται σε συγκρούσεις με ενέργειες πάνω από 1 TeV (=1012 eV =1.6 x 10-7 Joules).

Ο Αργυρόπουλος ανήκει στους θεωρητικούς φυσικούς που υποστηρίζουν την ιδέα ότι η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας επιταχυντές σωματιδίων.

Τρεις διαφορετικοί δρόμοι προσέγγισης της σκοτεινής ενέργειας


διαβάστε περισσότερα:
1. UI physicist hunts for mysterious force behind universe’s expansion
2. Taking a collider to the dark energy problem