우주 학자들은 암흑 물질 가하는 일에 매료 될 수 있지만 , 입자 물리학 자들은 암흑 물질 가 무엇인지에 매료됩니다. . 우리에게는 암흑 물질은 자연스럽게 입자이어야하지만 여전히 우리의 데이터에 숨겨져있는 입자 임에도 불구하고 입자가되어야합니다. 지난 수십 년 동안, 우리는이 입자가 무엇인지, 즉 새로운 부류의 초대칭 입자 중 가장 가벼운 것에 대해 열광적 인 추측을했습니다. 초대칭은 입자의 표준 모델로 확장되어 Higgs Boson의 질량의 안정성, 힘의 통일 및 암흑 물질의 입자 특성에 대한 남은 질문을 잘 다루는 힘을 다루고 있습니다. 실제로, 초대칭은 우리가 이미 알고있는 각 입자에 대해 방대한 수의 새로운 입자를 예측합니다. 그러나 그 새로운 입자 중 하나가 암흑 물질을 구성 할 수 있지만, 우리 중 많은 사람들에게 단지 행복한 부산물 일 것입니다.
그러나 LHC (Large Hadron Collider)의 첫 번째 (2010–2012)와 Sec 따라서 우리는 초대칭을 위해 계속 사냥하는 동안 우리는 우주론 동료들이 암흑 물질에 대해 우리에게 말할 수있는 것을 새롭게 살펴보고 있습니다. 결국 표준 모델 이외의 새로운 물리학에 대한 가장 강력한 실험 증거입니다.
실제로, 일부는 LHC와 미래의 콜리 라이더의 주요 목표가 암흑 물질을 만들고 연구하는 것이라고 말할 수도 있습니다. 그런 일이 일어나려면 눈에 보이는 우주와 어두운 우주가 서로 의사 소통 할 수있는 수단이 있어야합니다. 다시 말해서, 우리가 충돌하는 입자의 구성 요소는 기본력을 통해 추정 어두운 미래 입자와 상호 작용할 수 있어야합니다. 힘은 힘 캐리어 또는 보손이 필요합니다. 전자기력은 광자, 소위 벡터 보손에 의한 약한 핵력 등에 의해 전달된다. 암흑 물질과 정상적인 물질 사이의 상호 작용은 다르지 않아야합니다. 어두운 가슴을 교환하여 일어날 수 있습니다.
우리의 탐지기가 어두운 보손 자체에 대해 잊어 버리더라도, 우리는 관찰 가능한 입자와 작은 상호 작용을 가지고 있다면, 즉 완전히 어둡지 않은 경우 식별 할 희망이 있습니다. 이러한 상호 작용이 얼마나 연약한지를 감안할 때, 대형 Hadron Collider는 이미 이러한 입자를 생산할 수 있었으며 우리는 아직 이들을 알아 차릴 수 없었습니다.
두 양성자가 충돌 할 때 LHC에서 생성 된 후, 어두운 보손은 어두운 돌기 입자로 붕괴 될 수 있으며, 이는 추적을 떠나지 않고 탐지기를 피할 수 있습니다. 그러나 우리는 우리가 관찰 한 모든 입자를 추가하고 운동량의 불균형을 찾아서 그들의 존재를 추론 할 수있었습니다. 또는 어두운 보손은 쿼크와 같은 일반 입자로 부패하고 데이터에 명확한 패턴을 남길 수 있습니다. 우리는 보이지 않는 가슴의 특성을 유추하기 위해 입자 법의학을 할 수있었습니다. 이것은 LHC 탐지기가 설계된 작업 일 뿐이며,이 신호에 대한 콜라이더 데이터를 지속적으로 수색하고 있습니다.
.그러나 어두운 보손 검색을 통해 이런 식으로 검색 할 때, 우리는 어두운 보손이 즉각적으로 부패한다는 것을 보증하지 않을 수도있는 한 가지 가정을 만들었습니다. 그렇지 않으면? 어두운 우주는 어두워지기 위해서는 정상 우주에서 어떤 식 으로든 격리되어야합니다. 이로 인해 어두운 보손이 정상적인 물질로 다시 붕괴되기 전에 짧지 만 측정 할 수있는 모습으로 생존 할 수 있습니다. 붕해의 잔해는 두 양성자가 충돌 한 시점에서 실험에 나타나지 않지만 상당한 거리에 의해 변위되었습니다.
LHC 실험은 상호 작용 지점에서 유래 한 입자를 찾도록 설계되었습니다. 오래 지속되는 입자의 궤적을 추적하는 것은 (어둡거나) 몇 가지 요인에 의해 복잡합니다. 그것들은 더 적은 측정으로 구성되어 점을 연결하기가 더 어려워집니다. 그들은 비정형 기하학적 경로를 따르고 패턴 인식 알고리즘을 더욱 방해 할 것입니다. 그리고 그들은 일반적인 알고리즘이 예상하는 것보다 훨씬 늦게 도착할 신호를 생성 할 수 있습니다.
그러나 이것은 물리학 자들이 받아들이는 도전의 종류 일뿐입니다. 수십 년 전의 트릭을 되살리고 새로운 방법을 발명함으로써 우리는 이러한 비정형 입자 패턴에 민감하도록 알고리즘을 수정했습니다. 우리는 이제 대부분의 그럴듯한 시나리오를 다루는 원산지에서 몇 미터 떨어진 곳에서 떨어지는 어두운 보손을 감지 할 수 있다고 생각합니다. 우리의 탐지기가 등록 할 정상 물질의 입자가 파편에 빠지는 한 어두운 보손이 어떻게 부패하는지는 거의 중요하지 않습니다.
지금까지 우리는 LHC의 첫 번째 저에너지 실행의 데이터에서 아무것도 발견하지 못했습니다. 그러나 우리는 여전히 두 번째 고 에너지 실행의 데이터를 연구하고 있습니다. 이러한 기술을 이전에 나온 초대칭 검색에 추가함으로써 이제는 암흑 물질, 어두운 힘 또는 둘 다를 발견 할 수있는 훌륭한 기회가 있습니다. 지금까지 생산할 총 데이터의 1 %만이 전달되었다는 점을 고려하면 LHC의 어두운 입자에 대한 검색은 실제로 시작되었습니다.
Antonio Boveia는 콜럼버스 오하이오 주립 대학의 물리 교수입니다. 그는 대형 Hadron Collider에서 Atlas 실험을 통해 암흑 물질 및 기타 새로운 입자와 힘을 찾고 있습니다.
Christopher S. Hill은 콜럼버스 오하이오 주립 대학의 물리 교수입니다. 2012-2013 년에 그는 대형 Hadron Collider에서 CMS 실험의 물리 코디네이터였습니다. 그는 현재 미국 CMS HL-LHC 업그레이드의 프로젝트 과학자입니다.
이 기사는 원래 2017 년 2 월에 출판되었습니다. Nautilus cosmos.
