Fisikawan mencari foton gelap seiring bertambahnya kekuatan Large Hadron Collider

Para ilmuwan mengerjakan eksperimen Compact Muon Solenoid (CMS) CERN. diterbitkan Data terbaru mereka mencari partikel aneh berumur panjang yang dikenal sebagai foton gelap.

Foton gelap (juga disebut foton tersembunyi) berbeda dari foton biasa – partikel cahaya – karena dianggap memiliki massa, sehingga menjadikannya kandidat utama untuk menjelaskan materi gelap. Materi gelap adalah istilah umum untuk menggambarkan benda-benda yang tampaknya tidak terlihat di ruang angkasa yang hanya pernah diamati Efek gravitasiNamun belum ditemukan secara langsung, dan belum ada yang yakin akan kenyataannya.

Fisikawan di CMS sedang mencoba mengubahnya. Seperti partikel yang dihasilkan dalam eksperimen lain di CERN, foton gelap hipotetis akan dihasilkan oleh peluruhan partikel lain: Higgs boson, yang diusulkan pada tahun 1960an dan Terkenal Pada tahun 2012. Higgs boson diperkirakan meluruh menjadi foton gelap, yang pada gilirannya akan meluruh menjadi muon yang dipindahkan. Kolaborasi CMS membatasi parameter di mana proses ini akan terjadi.

Large Hadron Collider CERN mulai beroperasi ketiga kalinya pada Juli 2022, dengan kapasitas tumbukan partikel yang lebih besar dibandingkan operasi sebelumnya. Ini berarti bahwa algoritma percobaan CMS – atau 'pemicu' – yang mendeteksi tabrakan yang menarik memiliki lebih banyak peristiwa untuk disaring, dan dengan demikian lebih banyak peluang untuk mendeteksi muon yang dipindahkan yang dihasilkan oleh foton gelap.

“Kami sebenarnya telah meningkatkan kemampuan kami untuk menstimulasi muon yang dipindahkan,” kata Juliette Alemena dari eksperimen CMS dalam sebuah penelitian. penyataan. “Hal ini memungkinkan kami mengumpulkan lebih banyak peristiwa dibandingkan sebelumnya dengan menggunakan muon yang dipindahkan dari titik tumbukan dengan jarak mulai dari beberapa ratus mikrometer hingga beberapa meter. Berkat perbaikan ini, jika terdapat foton gelap, CMS kini lebih mungkin menemukannya .”

Foton gelap berumur panjang, berdasarkan standar partikel: mereka ada selama sepersepuluh miliar detik. Meski berumur panjang, mereka sulit dideteksi, itulah sebabnya belum ada yang melakukannya. Faktanya, pencarian foton gelap terus berlanjut selama bertahun-tahun. “Pencarian foton gelap sangatlah mudah dan rumit,” kata fisikawan James Beecham. Dia memberi tahu Gizmodo pada tahun 2018. “Langsung saja karena konsepnya bersifat umum dan cukup sederhana sehingga merancang penelusuran eksperimental sangatlah mudah, namun menantang karena kami tidak tahu apa-apa. Di mana “Dalam ruang yang berubah, foton gelap dapat bertahan.”

Beberapa sarjana memang begitu Mencari materi gelap menggunakan cermin kecilSementara yang lain mencoba Dengarkan frekuensinya menggunakan Dark Matter Radio. Di CMS, fisikawan mencoba mendeteksi partikel yang meluruh menjadi pasangan muon.

Sebagai bagian dari peningkatan CMS, Large Hadron Collider akan segera ditingkatkan. LHC Kilau Tinggi Berikutnya Hal ini akan meningkatkan luminositas fasilitas sebesar 10 kali lipat dan meningkatkan jumlah boson Higgs yang harus dipelajari fisikawan dalam urutan besarnya. Large Hadron Collider (HL-LHC) diharapkan dapat beroperasi pada tahun 2029. Sedangkan pengoperasian ketiga LHC akan berlanjut hingga tahun 2026.

Data dari penumbuk Ia terus menghasilkan partikel subatom baru Untuk mempertanyakannya, namun beberapa – yang dianggap bertanggung jawab atas materi gelap alam semesta – masih sulit dipahami. Setidaknya untuk sekarang.

lagi: 10 tahun setelah kemunculan Higgs boson, apa hal besar berikutnya dalam fisika?