Ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα που απασχολούν τους φυσικούς σωματιδίων και τους κοσμολόγους είναι: τι είναι η σκοτεινή ύλη; Γνωρίζουμε ότι ένα μικρό μέρος της μάζας του σύμπαντος είναι τα ορατά πράγματα που μπορούμε να δούμε, αλλά το 23% του Σύμπαντος είναι φτιαγμένο από πράγματα που δεν μπορούμε να δούμε. Η υπόλοιπη μάζα συγκρατείται σε κάτι που ονομάζεται σκοτεινή ενέργεια. Αλλά επιστρέφοντας στο ζήτημα της σκοτεινής ύλης, οι κοσμολόγοι πιστεύουν ότι οι παρατηρήσεις τους δείχνουν την παρουσία του σκοτεινού υλικού και οι φυσικοί σωματιδίων πιστεύουν ότι το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ύλης θα μπορούσε να κρατηθεί σε κβαντικά σωματίδια. Αυτό το μονοπάτι οδηγεί στο Large Hadron Collider (LHC) όπου το πολύ μικρό συναντά το πολύ μεγάλο, ελπίζω να εξηγήσει ποια σωματίδια θα μπορούσαν να δημιουργηθούν μετά την αξιοποίηση των τεράστιων δυνατών ενεργειών με τον LHC…
Ο ενθουσιασμός αυξάνεται για τη μεγάλη ενεργοποίηση του LHC αργότερα αυτό το καλοκαίρι. Παρακολουθούμε όλα τα δελτία ειδήσεων, τις ερευνητικές δυνατότητες και μερικές από τις πιο «θεωρίες εκεί έξω» σχετικά με το τι είναι πιθανό να ανακαλύψει το LHC, αλλά τα αγαπημένα μου κομμάτια των ειδήσεων LHC περιλαμβάνουν τη δυνατότητα να κοιτάξουμε σε άλλες διαστάσεις, δημιουργώντας σκουληκότρυπες , δημιουργώντας «μη σωματίδια» και μικρο-μαύρες τρύπες. Αυτά τα άρθρα είναι πολύ ακραίες δυνατότητες για το LHC, υποψιάζομαι ότι η καθημερινή λειτουργία του τεράστιου επιταχυντή σωματιδίων θα είναι λίγο πιο απλή (αν και το "απλό" στη φυσική του επιταχυντή θα εξακολουθεί να είναι αρκετά καταπληκτικό!).
Ο David Toback, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Texas A&M στο College Station, είναι πολύ αισιόδοξος για το τι ανακαλύπτει το LHC. Ο Toback και η ομάδα του έχουν γράψει ένα μοντέλο που χρησιμοποιεί δεδομένα από το LHC για να προβλέψει την ποσότητα της σκοτεινής ύλης που απομένει μετά το Big Bang. Σε τελική ανάλυση, οι συγκρούσεις εντός του LHC θα αναδημιουργήσουν στιγμιαία ορισμένες από τις συνθήκες κατά τη γέννηση του Σύμπαντός μας. Εάν το Σύμπαν δημιούργησε σκοτεινή ύλη πριν από 14 δισεκατομμύρια χρόνια, τότε ίσως το LHC να κάνει το ίδιο.
Εάν η ομάδα του Toback είναι σωστή στο ότι ο LHC μπορεί να δημιουργήσει σκοτεινή ύλη, θα υπάρξουν πολύτιμες συνέπειες τόσο για τη φυσική των σωματιδίων όσο και για την κοσμολογία. Επιπλέον, οι κβαντικοί φυσικοί θα είναι ένα βήμα πιο κοντά στην απόδειξη της εγκυρότητας του μοντέλου υπερσυμμετρίας.
“Εάν τα αποτελέσματά μας είναι σωστά, τώρα γνωρίζουμε πολύ καλύτερα πού να αναζητήσουμε αυτό το σωματίδιο σκοτεινής ύλης στον LHC. Χρησιμοποιήσαμε δεδομένα ακριβείας από την αστρονομία για να υπολογίσουμε πώς θα μοιάζει στον LHC και πόσο γρήγορα θα πρέπει να είμαστε σε θέση να το ανακαλύψουμε και να το μετρήσουμε. Εάν λάβουμε την ίδια απάντηση, αυτό θα μας έδινε τεράστια αυτοπεποίθηση ότι το μοντέλο υπερσυμμετρίας είναι σωστό. Εάν η φύση το δείχνει, θα ήταν αξιοσημείωτο" - Ντέιβιντ Τόμπακ
Έτσι, το κυνήγι συνεχίζεται για παραγωγή σκοτεινής ύλης στον LHC… αλλά τι θα αναζητήσουμε; Μετά από όλα, η σκοτεινή ύλη προβλέπεται να μην αλληλεπιδρά και, λοιπόν, σκοτάδι. Το μοντέλο της υπερσυμμετρίας προβλέπει ένα πιθανό σωματίδιο σκοτεινής ύλης που ονομάζεται νετρίνο. Υποτίθεται ότι είναι ένα βαρύ, σταθερό σωματίδιο και εάν υπάρχει τρόπος ανίχνευσής του, θα μπορούσε να υπάρχει η ευκαιρία για την ομάδα του Toback να διερευνήσει τη φύση του ουδέτερου όχι μόνο στον θάλαμο ανίχνευσης του LHC, αλλά και τη φύση του ουδέτερο στο Σύμπαν.
“Εάν αυτό επιτευχθεί, θα μπορούσαμε να κάνουμε πραγματική, ειλικρινής στην καλοσύνη κοσμολογία στον LHC. Και θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε την κοσμολογία για να κάνουμε προβλέψεις φυσικής σωματιδίων."- Τομπάκ
Πηγή: Physorg.com
