Учените може да имат нов начин да надникнат в „тъмния свят“ на физиката.
В нов документ теоретичните физици казват, че имат нов план за търсене на теоретични частици, които досега никога не са били спазвани. Тези частици, наречени дълголетни частици или LLP, могат да бъдат прозорец в тъмна материя и тъмна енергия, които заедно съставляват 95% от Вселената. Тъмната материя упражнява гравитационно дърпане върху обикновената материя, а тъмната енергия се смята, че причинява разширяването на Вселената да се ускори. Но нито едно от тях не може да бъде пряко наблюдавано, тъй като всяко взаимодействие, което имат със светещата материя на Вселената, е слабо, каза Джен Лиу, докторантура в Университета в Мериленд.
"Те не говорят с нас", казва Лю, един от изследователите, който работи по новия план, пред Live Science.
Но LLP може да осигури начин този тъмен свят да общува с по-лекия. А Лиу и неговите колеги смятат, че чрез ощипване на някои от детекторите в най-големия уред за разбиване на атоми - Големия адронен колайдер (LHC) близо до Женева, Швейцария, физиците може да успеят да ги намерят.
Паралелни светове
"Тъмният свят", известен още като "скрит сектор", описва набор от хипотетични частици, които биха надхвърлили Стандартния модел на физиката. (Стандартният модел обяснява протони, неутрони, електрони и всички странни субатомни частици, които вървят заедно с тях, като кваркове, мюони, неутрино и Хигс бозона.)
Ако цялата "нормална" материя е в една долина, тъмният свят е в успоредна долина с един гребен над, каза Лю. Необходимо е огромно количество енергия, за да се изкачите по билото, така че частиците в долината на тъмния свят си взаимодействат силно помежду си, но само леко с тези от другата страна на планината. Но някои частици може да успеят да преминат през тази енергийна бариера от тъмния свят в този, който обикновено срещаме чрез процес, наречен квантово тунелиране. Тези частици вероятно не биха били еквивалентите на тъмната материя на стабилни частици като протони или неутрони, каза Лю, но вероятно биха били по-близки до по-нестабилните частици от Стандартния модел.
Това са онези частици за тунелиране, които изследователите се интересуват да открият. Но тези частици, ако съществуват, са рядкост, каза Лиантао Уанг, теоретичен физик от Чикагския университет. LHC хвърля протони един с друг със замайваща скорост, произвеждайки 1 милиард сблъсъци в секунда. Тези сблъсъци разбиват протоните в масивни известни частици от стандартния модел. За учените, които търсят скрития сектор, всички тези частици са просто шум. Частите, от които се интересуват, каза Уанг, може да се появят само няколко пъти в десетилетие.
Нов път
Уанг, заедно с Лиу и колегата им Джия Лиу, са автори на новата книга, публикувана на 3 април в списанието Physical Review Letters, предлагаща начин да се види поглед върху тези редки частици.
Всичко се свежда до времето. LLP, каза Ванг, трябва да бъдат масивни и тромави в сравнение с частиците от стандартния модел, които LHC създава в насипно състояние. Бавността им е заради голямото енергийно препятствие, което трябва да преодолеят, само за да направят впечатление за света на нормалната материя, каза Лю. Но темпото на охлювите им също е полезна характеристика за физиците. Повечето от елементарните частици в LHC пътуват със скоростта на светлината и разлагат бързо. Бозонът на Хигс например изчезва само за 10 до минус 22 секунди, превръщайки се в набор от по-стабилни частици.
LLP, обаче, трябва да живеят бавно - до една десета от секундата, каза Уанг. Те също пътуват по-бавно от скоростта на светлината. Следователно настройването на детекторите на LHC да търсят частици, които пристигат късно до сензорите си, трябва да бъде ключът за тяхното откриване.
„Това е много проста идея - каза Ванг, - но се оказва изненадващо ефективна“.
Някои от тези корекции ще дойдат естествено с ъпгрейдите на LHC, които продължават сега, каза Лю. Ускорителят на частици ще се отвори отново през 2021 г. с детектори, които ще могат да измерват времето на пристигането на частиците 10 пъти по-точно, отколкото в момента могат, каза той. Оттам, каза той, е просто въпрос на няколко софтуерни ощипвания, за да се възползвате от възможностите на LHC и да се уверите, че експерименталните физици, които използват коллайдера, дават приоритет на търсенето. Сега Ванг и Лю казаха, че те и техните колеги експерименталисти провеждат поредица от срещи, за да се уверят, че всички са на една и съща страница.
- Ще стане - каза Лю.
