Materia întunecată s-ar putea ascunde în Acceleratorul de Particule de la Geneva

Un nou studiu ne duce mai aproape de a afla locul în care materia întunecată s-ar putea ascunde. Ce au descoperit oamenii de știință?

Majoritatea astronomilor cred că materia întunecată reprezintă 85% din masa totală a Universului și că existența ei ar explica aparenta gravitație suplimentară detectabilă în jurul galaxiilor și în interiorul imenselor aglomerări de galaxii. Cu toate acestea, până în prezent, nimeni nu a reușit să identifice din ce este alcătuită materia întunecată.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Până de curând, principalul suspect era o categorie de particule numite WIMP-uri, acronim pentru Particule Masive Slab Interacționante. Se crede că aceste particule teoretice interacționează cu greu cu materia normală, cu excepția cazului în care vine vorba de gravitație. Cu toate acestea, Acceleratorul de Particule de la Geneva (Large Hadron Collider, LHC), cel mai mare și puternic accelerator de particule din lume, nu a reușit să găsească dovezi pentru existența WIMP-urilor.

Astfel, teoreticienii sunt nevoiți să caute alternative pentru a explica locul în care materia întunecată s-ar putea ascunde și ce ar putea fi aceasta.

Materia întunecată s-ar putea ascunde în aceste particule

„WIMP-urile sunt o clasă de particule presupuse să explice materia întunecată, deoarece nu absorb sau emit lumină și interacționează slab cu alte particule. Cu toate acestea, deoarece nu s-a găsit nicio dovadă a existenței WIMP-urilor până acum, ne-am dat seama că găsirea materiei întunecate necesită o schimbare de paradigmă”, a declarat Deepak Kar, profesor de fizică la Universitatea Witwatersrand din Johannesburg (Africa de Sud).

Unele modele alternative ale materiei întunecate sugerează că, în loc să interacționeze slab, materia întunecată ar putea interacționa în mod activ cu unele particule din Modelul Standard, un cadru al fizicii particulelor care descrie fiecare particulă cunoscută și modul în care fiecare particulă interacționează și este legată de celelalte.

Se crede că particulele de materie întunecată există dincolo de cadrul Modelului Standard; modelele care prezic o materie întunecată puternic interacționantă descriu o întreagă varietate de particule teoretice începând cu „quark-urile întunecate” și „gluonii întunecați de bază”. Acestea sunt ca niște oglinzi întunecate ale quark-urilor și gluonilor, care sunt blocurile de construcție fundamentale ale tuturor materiilor vizibile și cu siguranță prezente în Modelul Standard.

Ce experimente au condus cercetătorii?

Acum, Kar și fosta sa studentă Sukanya Sinha, care se află acum la Universitatea din Manchester (Marea Britanie), au dezvoltat o nouă metodă de căutare a acestor potențiale quark-uri întunecate și gluoni întunecați în coliziuni de înaltă energie dintre protoni care au loc în cadrul LHC.

Atunci când protonii se ciocnesc aproape de viteza luminii în interiorul LHC, ei sunt desfăcuți în quark-urile și gluonii lor componenți, care se descompun rapid pentru a produce un duș de particule subatomice cu durată scurtă de viață. Aceste dușuri de particule sunt numite „jeturi”.

Idea lui Kar și a lui Sinha, care a stat la baza doctoratului lui Sinha, este că quark-urile întunecate și gluonii întunecați posibili ar putea să se dezintegreze pentru a produce o amestecătură de particule, unele obișnuite și altele întunecate. Acest lucru ar duce la ceea ce ei numesc „jeturi semi-vizibile”. Ei explică că jeturile sunt produse în perechi și, dacă un jet normal și un jet semi-vizibil ar fi produse unul lângă altul, particulele întunecate ar lua o parte din energie, conducând la o citire caracteristică a dezechilibrului energetic, deoarece particulele întunecate nu ar fi vizibile.

Kar și Sinha au condus o căutare a acestor dezechilibre de energie cu ajutorul experimentului ATLAS al LHC. Cu toate acestea, deoarece o ușoară măsurare greșită a două jeturi normale ar putea imita dezechilibrul energetic al unui jet semi-vizibil, datele de la ATLAS au trebuit analizate foarte atent.

Cei doi nu au găsit nicio dovadă pentru jeturi semi-vizibile, dar asta nu înseamnă că acestea nu există, punctează Space.com.

Rezultatele ATLAS, publicate în revista Physics Letters B, indică limite superioare pentru proprietățile acestor particule teoretice întunecate, permițând ajustarea viitoarelor experimente care le caută.

Vă recomandăm să citiți și:

Test de cultură generală. Ce formă are Luna?

Cea mai veche gaura neagră observată vreodată, „o bestie cosmică” de la începuturile Universului

A fost descoperită o planetă care nu ar trebui să existe

„Oportunitate unică în viață”: O stea va dispărea de pe cerul nopții în data de 12 decembrie