새로운 입자가 물리학 자의 코 아래에서 구체화되고 눈에 띄지 않게되고 있습니까? 세계의 위대한 원자 스매커 인 LHC (Large Hadron Collider)는 탐지기를 통해 미끄러지는 오래 지속되는 입자를 만들 수 있다고 일부 연구자들은 말합니다. 다음 주에 그들은 스위스 제네바 근처의 유럽 입자 물리 실험실 인 LHC의 집인 CERN에 모여이를 포착하는 방법에 대해 논의 할 것입니다. 그들은 LHC의 다음 달리기가 그러한 검색을 강조해야한다고 주장하며, 일부는 도망자 입자를 스니핑 할 수있는 새로운 탐지기를 요구하고있다.
.불안으로 태어난 추진력입니다. 2012 년에 50 억 달러 규모의 LHC의 실험자들은 입자와 힘의 표준 모델에 의해 예측 된 마지막 입자 인 Higgs Boson을 발견했으며, 기본 입자가 어떻게 질량을 얻는 지 설명하는 열쇠를 발견했습니다. 그러나 LHC는 아직 표준 모델 이외의 것을 폭파하지 않았습니다. "우리는 우리가 시작한 가정을 가진 새로운 물리학을 찾지 못했기 때문에 가정을 바꿔야 할 수도 있습니다.
수십 년 동안 물리학 자들은 새로운 입자를 찾기위한 간단한 전략에 의존해 왔습니다. 끊임없이 높은 에너지로 양성자 나 전자를 뿌려 무거운 새로운 입자를 생산하고 거대한 배럴 모양의 탐지기 내에서 더 가볍고 친숙한 입자로 즉시 부패하는 것을 지켜 봅니다. 그것이 CMS와 그 라이벌 검출기 인 토 로이드 LHC 장치 (Atlas)가 Higgs를 발견 한 방법입니다. 이는 나노초의 1 조에서 더 가벼운 입자의 한 쌍의 광자 또는 두 개의 "제트기"로 부패 할 수 있습니다.
.그러나, 장기 입자는 붕괴하기 전에 검출기의 일부 또는 전부를 통해 압축됩니다. 타이페이에있는 국립 대만 대학교 이론가 인 Giovanna Cottin 은이 아이디어가 어둠 속에서 한 번 이상이라고 말합니다. 그녀는“표준 대체 물리학을위한 거의 모든 프레임 워크는 장기 입자의 존재를 예측한다”고 말했다. 예를 들어, SuperSymmetry라는 계획은 모든 표준 모델 입자에 더 무거운 슈퍼 파트너가 있으며 그 중 일부는 오래 지속될 수 있다고 주장합니다. 장거리 입자는 또한 "어두운 섹터"이론에서 등장하여 "현관"입자를 통해서만 일반적인 물질과 상호 작용하는 감지 할 수없는 입자를 구상합니다. 예를 들어 어두운 광자와 같은 모든 사람들이 종종 입자 상호 작용에서 일반적인 광자를 대체 할 것입니다.
.그러나 CMS와 아틀라스는 즉시 부패하는 입자를 감지하도록 설계되었습니다. 양파와 마찬가지로 각 검출기에는 하전 입자를 추적하는 트래커, 입자 에너지를 측정하는 열량계 및 뮤온 (Muons)이라는 침투를 감지하는 챔버, 특히 가속기의 양성자 빔이 충돌하는 중심점 주위에 배열되는 하위 시스템의 층이 포함되어 있습니다. 부패하기 전에 몇 밀리미터까지 날아가는 입자는 특이한 서명을 남길 것입니다 :꼬임 또는 오프셋 트랙, 또는 한 번에 모두 대신 점차적으로 나타나는 제트.
표준 데이터 분석은 종종 그러한 이상한 점이 실수와 쓰레기라고 가정합니다. 일리노이 주 시카고 대학교의 Atlas 회원 인 Tova Holmes는 오랜 초대형 입자의 붕괴 트랙을 찾고 있습니다. "우리가 설계 한 방식과 사람들이 글을 쓴 소프트웨어가 기본적으로 이러한 것들을 거부하기 때문에 약간의 도전입니다."라고 그녀는 말합니다. 그래서 Holmes와 동료들은 그 소프트웨어의 일부를 다시 작성해야했습니다.
더 중요한 것은 탐지기가 홀수 이벤트를 처음으로 기록하는 것입니다. LHC는 양의 양성자를 두 번째로 4 천만 배에 부딪칩니다. 데이터 과부하를 피하려면 CMS 및 Atlas의 시스템을 트리거하여 둔한 충돌로 인한 흥미로운 충돌을 일으키고 20,000 건의 충돌마다 약 19,999 건의 데이터를 즉시 버립니다. 컬링은 실수로 오래 지속되는 입자를 버릴 수 있습니다. Alimena와 동료들은 CMS의 열량계에 갇히고 나중에 붕괴 할 정도로 오래 살 수있는 입자를 찾고 싶었습니다. 그래서 그들은 때때로 양성자 충돌 사이의 전체 탐지기를 읽는 특수 트리거를 넣어야했습니다.
노스 캐롤라이나 더럼에있는 듀크 대학교 (Duke University)의 아틀라스 실험자 인 제임스 비치 (James Beacham)는 오랜 입자 검색이 프린지 노력이라고 말했다. "이것은 항상 한 사람 이이 일을하고있는 사람이었다"고 그는 말했다. "귀하의 지원 그룹은 귀하의 사무실에있었습니다." 이제 연구원들이 힘에 합류하고 있습니다. 3 월에 182 명은 검색을 최적화하는 방법에 대한 301 페이지의 백서를 발표했습니다.
일부는 Atlas와 CMS가 2021 년부터 2023 년까지 다음 LHC 실행에서 더 많은 입자 검색에 더 많은 트리거를 전념하기를 원합니다. 실제로 다음 달리기는 아마도 Sapienza University of Rome의 CMS 회원 인 Livia Soffi는 말합니다. 그 후, 업그레이드는 LHC 빔의 강도를 높이고 더 엄격한 트리거가 필요합니다.
다른 사람들은 LHC의 기존 탐지기를 완전히 피할 수있는 입자를 찾기 위해 6 개의 새로운 탐지기를 제안했습니다. 캘리포니아 대학교, 어바인 및 동료의 이론가 인 조나단 퐁 (Jonathan Feng)은 아틀라스에서 빔라인에서 480 미터 아래에 서비스 터널에 배치 할 작은 트래커 인 Faser (Forward Search Experiment)에 대한 CERN 승인을 받았습니다. Faser는 개인 재단에서 2 백만 달러와 빌린 부품으로 제작 된 Atlas에서 빠져 나갈 수있는 어두운 광자와 같은 저 질량 입자를 찾을 것입니다.
또 다른 제안서는 LHCB 옆의 빈 홀에있는 추적실을 요구하며, LHC가 공급하는 소규모 탐지기입니다. LHCB에서 이국의 소형 탐지기는 오래 지속 된 입자, 특히 iggss 붕괴에서 태어난 입자를 찾을 것이라고 말했다.
더 야심 찬 Mathusla라고 불리는 탐지기는 본질적으로 지하 CMS 탐지기 위의 크고 빈 건물입니다. 천장의 추적실은 아래 70 미터에서 생성 된 오래 지속 된 입자의 붕괴로 인해 제트기를 감지 할 것이라고 캐나다 토론토 대학의 이론가이자 프로젝트 공동 리더는 말합니다. Curtin은 "낙관적"Mathusla의 비용이 1 억 유로 미만입니다. "이 광범위한 서명에 민감하고 다른 것을 보지 못했다는 것을 감안할 때, 나는 그것이 쉬운 일이 아니라고 말할 것입니다."
.물리학 자들은 이상한 입자를 찾아야 할 의무가 있다고 Beacham은 말합니다. "악몽 시나리오는 20 년 안에``아무것도 보지 못한 이유는 올바른 사건을 유지하지 않고 올바른 검색을하지 않았기 때문입니다. '"
.*교정, 5 월 23 일 오후 12시 25 분 : 이 이야기는 LHC가 양성자 무리와 검출기 레코드 이벤트를 충돌하고 James Beacham의 적절한 제휴를 반영하는 요금을 수정하기 위해 업데이트되었습니다.
