Sekarang para saintis telah menemui boson Higgs, Large Hadron Collider akan mencari sasaran yang lebih sukar difahami: jirim gelap. Kita dikelilingi oleh bahan gelap dan tenaga gelap - bahan tidak kelihatan yang mengikat galaksi, tetapi tidak melepaskan diri. Karya baru ini menggariskan kaedah inovatif untuk mencari bahan gelap oleh Large Hadron Collider dengan memanfaatkan kelajuan partikel yang berpotensi agak perlahan.
Dunia gelap dari perkara gelap
"Kami tahu pasti bahawa ada dunia gelap dan ada lebih banyak tenaga di dalamnya daripada kita," kata Lien-Tao Wong, seorang profesor fizik di University of Chicago yang meneliti pencarian isyarat dalam pemecut zarah besar seperti LHC. Karya ini diterbitkan dalam Physical Review Letters.
Walaupun dunia gelap merangkumi lebih dari 95% alam semesta, para saintis tahu tentang keberadaannya hanya dari kesannya - seperti poltergeist, yang hanya dapat dilihat jika sesuatu bergerak di rak atau ketika cahaya berkedip. Sebagai contoh, kita tahu tentang kewujudan bahan gelap, kerana kita melihat kesan graviti - ia membantu galaksi kita tidak terbang.
Ahli teori percaya bahawa ada satu jenis zarah gelap khas yang secara berkala dapat berinteraksi dengan bahan biasa. Ia akan lebih berat dan akan bertahan lebih lama daripada zarah lain yang diketahui - hingga sepersepuluh saat. Menurut saintis, beberapa kali dalam satu dekad partikel seperti itu dapat terperangkap dalam perlanggaran proton di LHC, yang terjadi dan diukur secara berterusan.
"Satu kemungkinan yang sangat menarik adalah bahawa zarah-zarah gelap yang lama ini entah bagaimana berkaitan dengan boson Higgs - bahawa Higgs sebenarnya adalah portal ke dunia gelap," kata Wong, merujuk kepada ahli fizik zarah terakhir yang ditemui dalam teori besar bagaimana alam semesta berfungsi. … Boson Higgs ditemui di LHC pada tahun 2012. "Mungkin Higgs benar-benar dapat merosakkan zarah-zarah yang lama ini."
Satu-satunya masalah adalah memisahkan peristiwa ini dari yang lain; di LHC sepanjang 27 kilometer, terdapat lebih dari satu miliar perlanggaran sesaat, yang masing-masing menghantar semburan subatom ke semua arah.
Video promosi:
Para saintis telah mencadangkan kaedah pencarian baru menggunakan satu aspek tertentu seperti zarah gelap. "Sekiranya berat, ia memerlukan tenaga untuk dihasilkan, jadi momentumnya tidak akan besar - ia akan bergerak lebih lambat daripada kelajuan cahaya," kata Jia Liu, pengarang pertama kajian.
Kelewatan masa ini akan menjadikannya menonjol dari zarah-zarah yang lain. Para saintis hanya perlu mengubah sistem untuk mencari partikel yang dihasilkannya. Perbezaannya terletak pada jarak satu nanodetik - satu bilion saat - atau kurang. Tetapi LHC sudah mempunyai pengesan yang cukup pintar untuk mengatasi perbezaan ini; satu kajian baru-baru ini menggunakan data yang dikumpulkan dari pelancaran collider terakhir menunjukkan bahawa kaedah ini harus berfungsi, dan pengesan akan menjadi lebih sensitif dengan peningkatan yang akan datang.
"Kami menjangkakan kaedah ini dapat meningkatkan kepekaan kami terhadap zarah-zarah gelap yang tahan lama dengan beberapa ukuran besar - sambil memanfaatkan keupayaan yang sudah dimiliki LHC," kata Liu. Eksperimen sudah berusaha membuat perangkap. Apabila LHC dihidupkan kembali pada tahun 2021, setelah peningkatan pencahayaan 10 kali ganda, ketiga-tiga pengesan utama akan dilengkapi dengan sistem baru.
"Kami fikir ada potensi besar untuk penemuan. Sekiranya terdapat zarah, kita akan mempunyai cara untuk mengekstraknya."
Ilya Khel
