Στο CERN σχεδιάζεται το νέο πείραμα Search for Hidden Particles (SHiP) που θα αναζητήσει νέα στοιχειώδη σωματίδια που δεν αλληλεπιδρούν άμεσα με την γνωστή ύλη. Θα είναι χίλιες φορές πιο ευαίσθητο στην ανίχνευση τέτοιων σωματιδίων, σε σχέση με τα σημερινά αντίστοιχα πειράματα. Η κατασκευή του αναμένεται να ξεκινήσει το 2027 και θα αρχίσει να λειτουργεί το 2030.
Ποια είναι λοιπόν αυτά τα σωματίδια-φαντάσματα και γιατί χρειάζεται μια νέα προσέγγιση για την ανίχνευση τους; Η τρέχουσα θεωρία της σωματιδιακής φυσικής ονομάζεται Καθιερωμένο Πρότυπο. Μας λέει ότι τα πάντα στο σύμπαν αποτελούνται από μια οικογένεια 17 σωματιδίων. Τα πάντα; Μάλλον όχι. Kι αυτό διότι εδώ και χρόνια οι αστρονόμοι έχουν κάνει παρατηρήσεις, οι οποίες μας οδηγούν στο συμπέρασμα ό,τι όλα όσα παρατηρούμε στο σύμπαν, αποτελούν μόλις το 5% του σύμπαντος.
Το υπόλοιπο ‘αόρατο’ σύμπαν, θα μπορούσε να αποτελείται από «κρυμμένα» σωματίδια, φαντάσματα-σωσίες των 17 σωματιδίων του Καθιερωμένου Προτύπου. Αν υπάρχουν, είναι πραγματικά δύσκολο να εντοπιστούν γιατί πολύ σπάνια αλληλεπιδρούν με τον κόσμο που γνωρίζουμε. Σαν φαντάσματα, περνούν μέσα από την συνηθισμένη ύλη και δεν μπορούν να εντοπιστούν από καμία γήινη συσκευή. Αλλά σύφωνα με τις θεωρίες τα σωματίδια του κρυφού τομέα, πολύ σπάνια, διασπώνται σε γνωστά σωματίδια του Καθιερωμένου Προτύπου – τα οποία βέβαια μπορούν να εντοπιστούν από ανιχνευτές.
Στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) επιταχύνονται δέσμες πρωτονίων για να συγκρουστούν μεταξύ τους. Στο νέο πείραμα η δέσμη πρωτονίων θα προσπίπτει σε έναν σταθερό στόχο και θα παράγει μια ποικιλία σωματιδίων, όπως γοητευτικά μεσόνια και φωτόνια. Όταν αυτά τα σωματίδια διασπώνται ή αλληλεπιδρούν, θα μπορούσαν να παράξουν τα κρυμμένα σωματίδια που αναζητά το SHiP. Η ενέργεια και η ένταση της δέσμης του πειράματος από το SPS (Super Proton Synchrotron) αυξάνει κατά πολύ τον αριθμό των συγκρούσεων, άρα και την πιθανότητα δημιουργίας των νέων σωματιδίων.
Στα τωρινά πειράματα που χρησιμοποιούν τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων τα παραγόμενα νέα σωματίδια ανιχνεύονται σε απόσταση μέχρι και ένα μέτρο από τη σύγκρουση. Όμως τα σωματίδια-φαντάσματα μπορούν να παραμείνουν αόρατα και να ταξιδέψουν αρκετές δεκάδες ή και εκατοντάδες μέτρα πριν διασπαστούν και αποκαλυφθούν. Έτσι οι ανιχνευτές του πειράματος SHiP θα τοποθετηθούν πολύ πιο μακριά.
Το πείραμα SHiP προτάθηκε για πρώτη φορά πριν από δέκα χρόνια, όταν πολλοί φυσικοί συνειδητοποίησαν ότι δεν πρόκειται να ανιχνευθούν νέα σωματίδια στα πειράματα του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων.
Σύμφωνα με τον καθηγητή Mitesh Patel του Imperial College: «η νέα προσέγγιση είναι ευφυής. Αυτό που με ελκύει πραγματικά σχετικά με το εν λόγω πείραμα είναι ότι αυτά τα σωματίδια βρίσκονται ακριβώς κάτω από τη μύτη μας, αλλά δεν μπορέσαμε ποτέ να τα δούμε λόγω του τρόπου με τον οποίο αλληλεπιδρούν, ή μάλλον του τρόπου με τον οποίο δεν αλληλεπιδρούν.»
Εκτός του ότι το πείραμα SHiP θα αρχίσει να λειτουργεί σχετικά σύντομα, το 2030, θα είναι επίσης και πολύ φθηνότερο σε σχέση με άλλα μελλοντικά πειράματα. Για παράδειγμα, το κόστος του Future Circular Collider εκτιμάται 100 φορές μεγαλύτερο, ενώ η ημερομηνία προκαταρκτικής λειτουργίας του τοποθετείται στα μέσα της δεκαετίας του 2040.
πηγές:
1. Cern: Scientists search for mysterious ghost particles, Pallab Ghosh, ΒΒC
2. Imperial scientists lead new search for hidden particles at CERN, Jacklin Kwan, Imperial College London
Κατηγορίες:ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ
physicsgg 
Σχολιάστε