Великий адронний колайдер міг випадково знайти сліди темної матерії
Вчені припустили, що загадкові збої у роботі Великого адронного колайдера (LHC) можуть бути пов’язані не з технічними проблемами, а з темною матерією. Якщо гіпотеза підтвердиться, людство може мати перші непрямі сигнали цієї невидимої речовини.
Як повідомляє NNews із посиланням на ScienceAlert, фізики з Університету Британської Колумбії запропонували перевірити старі записи роботи LHC у пошуках особливого типу подій, які могли залишити після себе гіпотетичні об’єкти темної матерії.
Загадкові «UFO» у CERN
Протягом багатьох років детектори Великого адронного колайдера фіксують незвичайні явища, які фізики називають UFO (unidentified falling objects) — «невідомі падаючі об’єкти».
Йдеться не про інопланетні апарати. Це раптові втрати пучка протонів, коли частинки стикаються з мікроскопічними частинками пилу всередині 27-кілометрового тунелю колайдера.
Досі вчені вважали, що причиною є звичайний пил, який іноді потрапляє у надзвичайно точний пучок частинок.
Але залишалося питання: що саме змушує цей пил рухатися?
Темна матерія могла «струсити» колайдер
Фізики Xunyu Liang та Ariel Zhitnitsky запропонували незвичне пояснення.
Вони вивчають гіпотетичний вид темної матерії — axion quark nuggets (AQN). Це не окремі елементарні частинки, а великі надщільні об’єкти, які можуть мати масу до приблизно одного кілограма.
За їхньою теорією, якщо такий об’єкт пройде крізь Землю неподалік від LHC, він може створити дуже слабку підземну хвилю.
За аналогією, це схоже на легкий удар по столу, на якому стоїть надзвичайно точний механізм. Сам колайдер не зламається, але цього може бути достатньо, щоб зрушити крихітну частинку пилу всередині установки.
А вже цей пил може викликати втрату пучка протонів.
Чому ця ідея важлива
Темна матерія залишається однією з найбільших загадок сучасної фізики.
Вчені знають, що вона існує завдяки її гравітаційному впливу на галактики та рух космічних об’єктів. За оцінками, значна частина матерії Всесвіту припадає саме на темну матерію.
Однак безпосередньо її виявити досі не вдалося.
Більшість експериментів шукають надзвичайно маленькі частинки темної матерії. Нова гіпотеза пропонує інший напрямок — пошук великих макроскопічних об’єктів.
Дані вже можуть зберігати відповідь
Головна перевага цієї ідеї полягає в тому, що для перевірки не потрібно будувати нові детектори.
LHC уже має системи моніторингу втрат пучка, які встановили для захисту обладнання. Виявилося, що ці датчики можуть бути чутливими до явищ, для яких їх ніхто спочатку не створював.
Дослідники припускають: якщо AQN справді пролітають поблизу колайдера, вони повинні створювати характерний сигнал — кілька пов’язаних між собою подій протягом приблизно двох секунд у різних точках тунелю.
Такі події могли вже накопичитися в архівах CERN.
Що буде далі
Автори роботи поки не аналізували всі старі записи LHC. Їхня мета — запропонувати новий спосіб перевірки даних і стимулювати пошук таких сигналів.
Якщо в архівах справді знайдуть відповідний шаблон подій, це стане серйозним аргументом на користь існування макроскопічної темної матерії.
У майбутньому подібний підхід можуть застосовувати й інші великі прискорювачі частинок, створивши своєрідну глобальну мережу «акустичних детекторів» темної матерії.
Чому це важливо
Темна матерія може становити більшу частину матерії у Всесвіті, але людство досі не знає, з чого вона складається. Якщо загадкові збої LHC виявляться її слідом, це стане одним із найбільших відкриттів у фізиці за останні десятиліття.
Цікавий факт: Великий адронний колайдер має тунель завдовжки близько 27 км, а його магніти охолоджуються до температури приблизно -271 °C — близької до абсолютного нуля.
