Физици усъвършенстваха Големия адронен колайдер, за да изследват тъмните фотони

Експериментът „Компактен мюонен соленоид“ (CMS) в Големия адронен колайдер (LHC) представи първите си открития за неуловимите тъмни фотони.

Тъмните фотони се описват като „екзотични и дългоживеещи частици“, които не се предвиждат от стандартния модел на физиката на елементарните частици. Те са класифицирани като дългоживеещи поради необичайната си средна продължителност на живот от над една милиардна част от секундата.

Учените издирват тези частици, защото те могат да бъдат ключът към разгадаването на някои от най-объркващите загадки на Вселената, като например невидимата тъмна материя.

Текущият експеримент

Продължаващият експеримент Run 3 предостави завладяващ поглед върху загадъчната област на тъмните фотони. Според официалното съобщение, настоящият експеримент CMS се фокусира върху перспективата за създаване на тъмни фотони по време на разпада на Хигс бозона в детектора.

Хигс бозоните, популярни като „божествената частица“ играят важна роля в стандартния модел и всякакви вариации в поведението им биха могли да сигнализират за наличието на нови, неизвестни досега частици.

Теоретично тъмните фотони ще изминат измеримо разстояние в детектора CMS, преди да се разпаднат на „изместени мюони“. Ако учените проследят следите на тези мюони, ще установят, че те не достигат чак до мястото на сблъсъка, защото следите идват от частица, която вече се е отдалечила на известно разстояние без да остави никакви следи.

Големият адронен колайдер, разположен в ЦЕРН (Европейската организация за ядрени изследвания) близо до Женева, Швейцария е най-мощният и най-големият ускорител на частици в света.

Той се състои от 27-километров пръстен от свръхпроводящи магнити и ускорителни структури, които ускоряват протони и други тежки частици до скорости, близки до светлинната. LHC има за цел да разбие тези частици, което ще позволи на учените да изследват фундаменталните характеристики на материята, както и силите, които управляват Вселената.

Едно от забележителните подобрения в Run 3 е „по-високата моментна светимост“ в сравнение с предишните експерименти на LHC. Казано по-просто, по-високата яркост означава, че във всеки един момент се случват повече сблъсъци.

Повече сблъсъци означават повече шансове да се наблюдават редки или неочаквани явления, които могат да доведат до откриването на нови частици или до потвърждаване на теоретични прогнози. От друга страна, самото количество на сблъсъците създава практически проблем.

LHC произвежда десетки милиони сблъсъци всяка секунда, но само няколко хиляди от тях могат да бъдат съхранени, тъй като записването на всеки сблъсък бързо би изразходвало цялото налично хранилище за данни.

За да се справи с това предизвикателство, LHC разполага с алгоритъм за подбор на данни в реално време, наречен „спусък“. Механизмът за задействане има за цел бързо да определи дали даден сблъсък е достатъчно забележителен, за да бъде записан за последващо изследване.

Благодарение на тези подобрения, ако съществуват тъмни фотони, CMS вече има много по-голяма вероятност да ги открие.