Cern: Учените търсят мистериозни призрачни частици

Някои физици отдавна подозира, че мистериозни „призрачни“ частици в света около нас могат значително да подобрят нашето разбиране за истинската природа на Вселената.

Сега учените смятат, че са открили начин да се докаже дали съществуват или не.

Европейският център за изследване на частици, Cern, одобри експеримент, предназначен да намери доказателства за тях.

Новият инструмент ще бъде хиляди пъти по-чувствителен към такива частици от предишните устройства.

Той ще разбива частици в твърда повърхност, за да ги открие, вместо едно срещу друго като основното устройство на Cern Големият адронен колайдер (LHC).

И така, какви са тези призрачни частици и защо беше необходим нов подход за откриването им?

Настоящият теорията на физиката на елементарните частици се нарича Стандартен модел.

В него се казва, че всичко във Вселената е съставено от семейство от 17 частици – добре познати като електрона и бозона на Хигс – както и по-малко известни, но чудесно наречени чаровен кварк, тау неутрино и глуон.

Някои са смесени в различни комбинации, за да съставят по-големите, но все пак невероятно малки частици, които изграждат света около нас, както и звездите и галактиките, които виждаме в космоса, докато други са въвлечени в природните сили.

Но има проблем : астрономите са забелязали неща в небесата – начина, по който се движат галактиките, например – които силно предполагат, че всичко, което можем да наблюдаваме, съставлява само пет процента от Вселената.

Някои или дори цялата останала Вселена може да се състои от „призрачни" или „скрити" частици. Смята се, че те са фантомни двойници на 17-те частици от Стандартния модел.

Ако съществуват, те са наистина трудни за откриване, защото много рядко взаимодействат с свят, който познаваме. Подобно на призраци, те преминават направо през всичко и не могат да бъдат открити от никое земно устройство.

Но теорията е, че призрачните частици могат да се разпаднат в Стандартен модел частици и те могат да бъдат уловени от детектори.

Вместо да сблъскват частици заедно, което правят повечето настоящи експерименти, Търсенето на скрити частици (SHiP) ще се срине ги в голям блок от материал. Това означава, че всички частици се раздробяват на по-малки парчета - вместо някои от тях. Диаграмата по-долу показва защо този подход на „фиксирана цел“ е много по-ефективен.

Главният ловец на духове на проекта, проф. Андрей Голутвин от Imperial College London каза че експериментът "бележи нова ера в търсенето на скрити частици".

"SHiP има уникалната възможност да реши няколко от основните проблеми на физиката на частиците, и имаме перспективата да открием частици, които никога не са били виждани досега“, каза той.

Ловът на призрачни частици изисква специално адаптирано оборудване.

С нормални експерименти, използващи Големия адронен колайдер, например, нови частици могат да бъдат открити на разстояние до един метър от сблъсъка. Но призрачните частици могат да останат невидими и да пътуват няколко десетки или дори стотици метри, преди да се разпаднат и да се разкрият. Така че детекторите на SHiP са разположени много по-далеч.

„Ние сме изследователи“

Проф Митеш Пател от Imperial College описа новия подход като „гениален“.

„Това, което наистина привлича аз относно експеримента е, че тези частици са точно под носа ни, но никога не сме успели да ги видим поради начина, по който си взаимодействат, или по-скоро поради начина, по който не си взаимодействат.

"Ние сме изследователи и вярваме, че можем да видим нещо интересно в този нов терен. Така че трябва да погледнем."

SHiP ще бъде построен в рамките на съществуващите съоръжения в Cern, според д-р Клаудия Ахдида, физик в Cern.

"Ние ще използваме съществуваща пещера и инфраструктура и части, които ще се опитаме да използваме повторно, доколкото е възможно, и това, което ще имаме, е съоръжение, което ще ни помогне да търсим този скрит сектор, който не е бил виждан досега“, каза тя. който е Големият адронен колайдер, който търси липсващите 95% от Вселената, откакто беше завършен през 2008 г. на цена от £3,75 млрд. Досега той не е открил никакви частици извън стандартния модел и така планът е да се изгради машина, която е три пъти по-голяма и много по-мощна.

Бъдещият кръгъл колайдер има приблизителна първоначална цена от £12 милиарда. Планираната му начална дата е някъде в средата на 2040 г., въпреки че няма да достигне пълния си нов потенциал за лов на частици до 2070 г.

За разлика от това, Експериментът SHiP е планиран да започне да търси нови частици през 2030 г. и ще бъде около сто пъти по-евтин на около £100 милиона. Но изследователите казват, че са необходими всички подходи, за да се изследват всички възможни варианти, за да се намерят частиците, които според тях биха довели до един от най-големите пробиви във физиката на всички времена.

Следвайте Pallab в X, известен преди като Twitter.

Вътре в разбивача на атоми

Палаб Гош и Кейт Стивънс влизат в най-големия ускорител на частици в света, за да разберат защо учените искат още по-голям.

Вече наличен в BBC iPlayer

Източник: bbc.com

Последвайте ни в