Темные кварки и полувидимые струи: новый взгляд на темную материю

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Темная материя — одна из самых таинственных и неразрешенных проблем современной физики. Она составляет около четверти нашей Вселенной, но не излучает и не поглощает свет, а также слабо взаимодействует с обычной материей, из которой состоят звезды, планеты и мы сами. Как же тогда ее обнаружить и изучить?

Существование темной материи подтверждается множеством космических наблюдений, в том числе на новейшем космическом телескопе Джеймса Уэбба, который позволяет увидеть самые далекие и древние объекты Вселенной. Однако ни один наземный эксперимент пока не смог зарегистрировать частицы темной материи, которые, по предположению, должны пролетать сквозь нас и нашу планету.

В поисках темной материи ученые используют различные подходы и гипотезы. Одна из самых популярных — это представление о том, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц, или WIMPs. Эти частицы не входят в состав стандартной модели физики элементарных частиц, которая описывает все известные нам силы и материю. Поэтому физики пытаются найти следы WIMPs в столкновениях протонов на Большом адронном коллайдере в CERN — самом мощном ускорителе частиц в мире.

Однако все попытки обнаружить WIMPs оказались безуспешными, что заставило исследователей искать альтернативные сценарии. Один из них был предложен группой физиков из Южной Африки и Великобритании, работающих на эксперименте ATLAS в CERN. Они предположили, что темная материя может состоять из темных кварков — аналогов обычных кварков, из которых состоят протоны и нейтроны. Темные кварки могут образовывать темные адроны — аналоги обычных адронов, но со своими силами и свойствами.

Диаграмма, иллюстрирующая рождение полувидимых струй
Диаграмма, иллюстрирующая рождение полувидимых струй
Автор: Physics Letters B (2023). DOI: 10.1016/j.physletb.2023.138324 Источник: phys.org

Темные адроны могут быть стабильными и не распадаться на другие частицы, поэтому они могут быть кандидатами на темную материю. Однако темные кварки могут также частично распадаться на обычные кварки, которые в свою очередь образуют струи — коллимированные потоки частиц, возникающие при распаде кварков и глюонов. Такие струи можно зарегистрировать в детекторе ATLAS. Если же темные кварки распадаются не полностью, то получаются полувидимые струи — сочетание видимых и невидимых частиц.

Поиск полувидимых струй — это новый способ искать темную материю на коллайдере. Он требует от исследователей высокой точности измерений и сложных анализов данных. Пока что результаты поиска полувидимых струй не показали наличия темной материи, но установили ограничения на ее возможные параметры. Это важный шаг в понимании природы темной материи и ее связи с обычной материей.

Поиск темной материи — это одна из самых захватывающих и перспективных областей фундаментальной науки. Он позволяет нам заглянуть за границы стандартной модели и исследовать самые глубокие тайны Вселенной. Кто знает, может быть, именно на Большом адронном коллайдере мы сможем найти ответ на вопрос: что же такое темная материя?

4 комментария

Добавить комментарий

1
Ну, пришло время ЦЕРНу получать закрываться на реконструкцию и получать очередные 2 ярда грантовых ЕВРО? Пиар-компания открыта?
А как же разные Хиггсы из нестандантартной модели? Уже не впечатляют Урсулу?
Что-то нет новостей из Брукхейвена о потверждении открытия и обычного Хиггса
a
В Брукхейвене никогда не было очень мощного ускорителя. Там больше ориентировались на получение новых трансурановых элементов. И их ускорителя хватило на получение c-кварка, но это было очень давно. У штатов был теватрон, но он давно остановлен, хотя обработка результатов все еще идет. Вот та машинка была очень серьезной. Получить t-кварк — это не мышка пукнула. Но у теватрона не было ни энергии, ни светимости, сравнимой с LHC, что позволяло делать только косвенные оценки параметров Хиггса. Если бы аналог LHC делали в России — теватрон бы нормально модернизировали, а тут Европа.
И не так уж дорого модернизировать ускоритель. Во всяком случае, намного дешевле производства истребителей, танков и прочих авианосцев.
Т
Истребители танки и прочие авианосцы это гарантия что никто не начнет против вас очередную сво
a
Тогда объясните мне, темному, почему сразу после распада СССР и соответствующего закрытия нескольких крупных ускорительных проектов, США тоже моментально прикрыли все свои аналогичные программы, но при этом не закрыли программы по ускорителям тяжелых ионов и созданию трансурановых элементов? Причина банальная — в Дубне аналогичные программы остались в работе. То есть там, где оставалась конкуренция с «вероятным противником» — научные программы продолжались. Можете глянуть на таблицу Менделеева — в ней все наглядно видно.
P.S. При создании LHC не надо было копать подземное кольцо. В нем до LHC отработали два укорителя — LEP (для исследования Z-бозона) и LEP2 (для исследования W-бозонов).

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Активируем «Деньги» в Telegram: Как сделать некастодиальный GRAM Wallet прямо в мессенджере?

В Telegram постепенно развивается новая функция, которая может изменить привычный способ отправки цифровых активов. Теперь в мессенджере появляется встроенный GRAM Wallet, который в итоговой...

Конжи: как простая рисовая каша стала в Азии завтраком, домашней едой и блюдом для восстановления сил

У конжи есть редкое свойство: она почти исчезает как отдельный продукт и превращается в состояние риса. Зёрна долго варят в большом количестве воды, пока они не распадаются, крахмал не делает...

Как Toyota 2000GT изменила представление о японских автомобилях, но не стала массовой

В конце 1960-х покупатель дорогого спорткара мог выбирать между известными европейскими марками — и неожиданно обнаружить среди них Toyota. Низкое японское купе выглядело убедительно,...

Как млекопитающие научились пить молоко: юрский хищник опередил эволюцию на десятки миллионов лет

Способность выкармливать потомство молоком дала млекопитающим решающее эволюционное преимущество, однако точное время и порядок появления этой адаптации долгое время оставались предметом споров....

Как кошка воспитывает котят и почему шипение не всегда означает наказание

Котёнок возится возле маминого хвоста, карабкается ей на спину, заглядывает в морду. Кошка некоторое время лежит спокойно, потом поворачивается, шипит и выставляет лапу. Подобную сцену легко...