Το CMS κυνηγά τα σκοτεινά φωτόνια που προέρχονται από το μποζόνιο Higgs

Η συνεργασία CMS έχει αναζητήσει συμβάντα σύγκρουσης στα οποία το μποζόνιο Higgs μετασχηματίζεται σε ένα φωτόνιο και ένα υποθετικό σκοτεινό φωτόνιο.

Ξέρουν ότι είναι εκεί, αλλά δεν ξέρουν από τι είναι κατασκευασμένο. Αυτό σχεδόν συνοψίζει τη γνώση των επιστημόνων για τη σκοτεινή ύλη . Αυτή η γνώση προέρχεται από τις παρατηρήσεις του σύμπαντος, οι οποίες δείχνουν ότι η αόρατη μορφή της ύλης είναι περίπου πέντε έως έξι φορές πιο άφθονη από την ορατή ύλη.

Μία ιδέα είναι ότι η σκοτεινή ύλη περιλαμβάνει σκούρα σωματίδια που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω ενός σωματιδίου μεσάζοντα που ονομάζεται σκοτεινό φωτόνιο, το οποίο ονομάζεται σε αναλογία με το συνηθισμένο φωτόνιο που δρα ως μεσολαβητής μεταξύ ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων. Ένα σκοτεινό φωτόνιο θα αλληλεπιδράσει επίσης ασθενώς με τα γνωστά σωματίδια που περιγράφονται από το πρότυπο μοντέλο φυσικής σωματιδίων, συμπεριλαμβανομένου του μποζονίου Higgs .

Στη συνδιάσκεψη Large Hadron Collider Physics (LHCP), που πραγματοποιήθηκε αυτή την εβδομάδα στην Puebla του Μεξικού, η συνεργασία CMS ανέφερε τα αποτελέσματα της τελευταίας αναζήτησης για σκοτεινά φωτόνια.

Η συνεργασία χρησιμοποίησε ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων σύγκρουσης πρωτονίων-πρωτονίων, που συλλέχθηκαν κατά τη δεύτερη διαδρομή του Large Hadron Collider , για να αναζητήσουν περιπτώσεις στις οποίες το μποζόνιο Higgs μπορεί να μετασχηματίσει ή να «αποσυντεθεί» σε ένα φωτόνιο και ένα σκούρο φωτόνιο χωρίς στρώματα. Έχουν επικεντρωθεί σε περιπτώσεις όπου το μποζόν παράγεται μαζί με ένα μποζόνιο Ζ το ίδιο το οποίο διασπάται σε ηλεκτρόνια ή τα βαρύτερα ξαδέλφια τους γνωστά ως μιόνια.

Τέτοιες περιπτώσεις αναμένεται να είναι εξαιρετικά σπάνιες και η εξεύρεση αυτών απαιτεί την αφαίρεση της παρουσίας του δυνητικού σκοτεινού φωτονίου, τον οποίο οι ανιχνευτές σωματιδίων δεν θα δουν. Για το σκοπό αυτό, οι ερευνητές προσθέτουν την ροπή των ανιχνευόμενων σωματιδίων στην εγκάρσια κατεύθυνση – δηλαδή σε ορθές γωνίες με τις συσπειρωτικές δέσμες των πρωτονίων – και προσδιορίζουν τυχόν ελλείπουσα ορμή που απαιτείται για να φθάσει σε μηδενική συνολική τιμή. Μια τέτοια εγκάρσια ορμή που λείπει δείχνει ένα μη-ανιχνευμένο σωματίδιο.