Τεχνολογία Διάστημα Επιστήμες

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.

Ένα συμβάν σύγκρουσης πρωτονίων-πρωτονίων που χαρακτηρίζεται από ζεύγος μιονίου-αντιμόνιο (κόκκινο), φωτόνιο (πράσινο) και μεγάλη εγκάρσια ορμή που λείπει. (Εικόνα: CERN)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   Αλλά υπάρχει ένα ακόμα βήμα για να γίνει διάκριση μεταξύ ενός πιθανού σκοτεινού φωτονίου και γνωστών σωματιδίων. Αυτό συνεπάγεται την εκτίμηση της μάζας του σωματιδίου που διασπάται στο ανιχνευθέν φωτόνιο και το μη-ανιχνευμένο σωματίδιο. Εάν η ελλιπής εγκάρσια ορμή φέρεται από ένα σκοτεινό φωτόνιο που παράγεται στην αποσύνθεση του μποζόνιο Higgs, αυτή η μάζα θα πρέπει να αντιστοιχεί στη μάζα Higgs-boson.
Η συνεργασία με το CMS ακολούθησε αυτή την προσέγγιση αλλά δεν βρήκε κανένα σήμα σκοτεινών φωτονίων. Ωστόσο, η συνεργασία έθεσε ανώτερα όρια στην πιθανότητα ότι θα είχε δει ένα σήμα.
Ένα άλλο μηδενικό αποτέλεσμα; Ναι, αλλά αποτελέσματα όπως αυτά και τα αποτελέσματα της ATLAS για την υπερσυμμετρία που παρουσιάστηκαν και αυτή την εβδομάδα στην Puebla , ενώ δεν βρίσκουν νέα σωματίδια ή αποκλείουν την ύπαρξή τους, χρειάζονται πολύ για να καθοδηγήσουν τη μελλοντική εργασία, τόσο πειραματική όσο και θεωρητική.                                                                                                                                                                                        πηγή: home.cern

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Σχετικές αναρτήσεις

Αλέξανδρος Μαραγκουδάκης: Ο Έλληνας αστροφυσικός της NASA

e-enimerosi

NASA: Εκτόξευση ζωντανά την δοκιμαστική πτήση του πληρώματος Boeing Starliner

e-enimerosi

Τεχνητή Νοημοσύνη & Social Media.

Χρήστος Μουρτζούκος