Ένα πείραμα στο CERN αναζητά την σκοτεινή ύλη υπολογίζοντας την ενέργεια και την ορμή που λείπει στα προϊόντα των συγκρούσεων μιονίων με πυρήνες μολύβδου.

Οι φυσικοί που ψάχνουν για σκοτεινή ύλη χάνουν σιγά-σιγά την εμπιστοσύνη τους στον κάποτε αγαπημένο τους υποψήφιο – το WIMP (Weakly Interacting Massive Particle=σωματίδιο με μάζα που αλληλεπιδρά ασθενώς – βλέπε Meetings: WIMP Alternatives Come Out of the Shadows). Μια εναλλακτική θεωρία υποθέτει μια σειρά από σωματίδια σκοτεινής ύλης – έναν «σκοτεινό τομέα» – που αλληλεπιδρούν με την κανονική ύλη όχι διαμέσου της ασθενούς δύναμης, όπως τα WIMPs, αλλά μέσω μιας νέας αλληλεπίδρασης την οποία ‘μεταφέρει’ ένα μποζόνιο που δεν ανακαλύφθηκε ακόμα. Η θεωρία υποστηρίζει επίσης ότι αυτό το μποζόνιο μπορεί να εξηγήσει και ένα άλλο αίνιγμα – την ασυμφωνία μεταξύ των μετρούμενων και των προβλεπόμενων τιμών της ανώμαλης μαγνητικής διπολικής ροπής του μιονίου (βλέπε: Το πείραμα Muon g-2). Ένα νέο πείραμα στο CERN θέτει όρια στις ιδιότητες του σκοτεινού τομέα και αμφισβητεί τον ρόλο του υποθετικού μποζονίου στην ανωμαλία g-2.

Το πείραμα, που ονομάζεται NA64, περιλαμβάνει την σύγκρουση μιονίων υψηλής ενέργειας σε έναν στόχο που περιλαμβάνει εναλλασσόμενα στρώματα μολύβδου και ενός υλικού «σπινθηριστή». Ένας τέτοιος στόχος επιτρέπει την ανίχνευση δευτερογενών σωματιδίων που δημιουργούνται όταν τα μιόνια συγκρούονται με πυρήνες μολύβδου. Συνήθως, οι ερευνητές αναζητούν νέα σωματίδια εντοπίζοντας τα προϊόντα διάσπασής τους. Αλλά αν τα σωματίδια ανήκουν στον σκοτεινό τομέα, αλληλεπιδρούν ελάχιστα έως καθόλου με την κανονική ύλη, και γενικά θα διαφεύγουν απαρατήρητα.

Η ερευνητική ομάδα NA64 λύνει το πρόβλημα αυτό μετρώντας την συνολική ενέργεια των ανιχνευόμενων σωματιδίων και την συγκρίνει με την ενέργεια που αναμένεται να παραχθεί από την πρόσπτωση της δέσμης μιονίων. Αν μια αλληλεπίδραση μιονίου-μόλυβδου παράγει ένα μποζόνιο σκοτεινού τομέα, η ενέργεια που διαφεύγει από τον ανιχνευτή θα πρέπει να εμφανίζεται ως ασυμφωνία στον τελικό ισολογισμό. Στην αρχική εκτέλεση του πειράματος NA64, που αφορούσε 10¹⁰ μιόνια, οι ερευνητές δεν βρήκαν τέτοια ασυμφωνία. Μετά από αναβαθμίσεις κατά την επόμενη διακοπή λειτουργίας του CERN, οι ερευνητές ελπίζουν να αποκτήσουν 2000 φορές περισσότερα δεδομένα, τα οποία θα τους επιτρέψουν να διερευνήσουν την υπόθεση του σκοτεινού τομέα πιο διεξοδικά.

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v17/s54

Κατηγορίες:ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: CERN, PHYSICS