Обновленный Большой адронный коллайдер поможет ученым обнаружить темную материю

После того, как в 2021 году ускоритель заряженных частиц Большой адронный коллайдер (БАК) вновь будет запущен после обновления и сможет снова сталкивать частицы друг с другом, ученые надеются, с помощью него наконец открыть неуловимую темную материю. Физики не одно десятилетие тщетно пытаются обнаружить частицы темной материи, на которые приходится основная масса нашей Вселенной. Однако теперь у исследователей появилась новая цель в этих поисках: относительно тяжелая и долгоживущая частица, которую можно получить в результате высокоэнергетических столкновений на БАК.

По мнению некоторых физиков, эта частица время от времени может взаимодействовать с темной материей. Если эти предположения подтвердятся, то это может указать исследователям на нужное направление в поисках неуловимого вещества.

В новой статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, говорится о том, как уже установленные на БАК системы, как системы, способны определить эти долгоживущие частицы. Их называются долгоживущими потому, что двигаются они медленнее, а существуют дольше, чем другие частицы, получаемые в экспериментах на коллайдере.

Указывается, что основная проблема заключается в том, как выявить событие их появления среди остальных частиц. Как указывается в пресс-релизе, опубликованном на сайте Phys.org, все это происходит в считанные наносекунды. При этом каждую секунду внутри 27-километрового БАК в рамках экспериментов сталкиваются более миллиардов частиц, и каждое такое столкновение производит еще большее количество субатомных обломков, выбрасываемых во всех возможных направлениях. Обновление БАК должно существенно упростить процесс обнаружения нужных частиц.

«Мы ожидаем, что вкупе с теми инструментами, что уже установлены на БАК, новый метод позволит повысить шансы на обнаружение долгоживущих частиц более чем на один порядок», — комментирует научный сотрудник Чикагского университета Цзя Лю.

Экспериментаторы уже работают над сооружением новой ловушки. Когда БАК в 2021 году снова запустят после десятикратного повышения его светимости, все три главных датчика будут использовать новую систему.

«Мы думаем, что потенциал эффективности системы возрастет многократно», — добавляет Лю.

«Если эти частицы там, то мы просто обязаны найти способ их обнаружения. Обычно ключом к ответу является правильно заданный вопрос», — добавляет физик Льян Тао Ван из того же Чикагского университета.