世界最大のアトムマッシャーはその暗黒物質を失っている可能性があります。しかし、物理学者は、暗黒物質を失ったものがどのように見えるかを、より明確に把握しています。
ジュネーブを拠点とするラージハドロンコライダー（LHC）での非常に大きな粒子の検出器であるATLASは、2012年にヒッグス粒子を発見したことで最もよく知られています。 "粒子、または宇宙のすべての既知の粒子に対するパートナー粒子。
超対称性が現実である場合、それらの粒子のいくつかは、私たちの宇宙全体に広がる見えない暗黒物質を説明することができます。現在、3月にATLASに焦点を当てた会議で発表された2つの結果は、これらの仮想粒子がどのように見える必要があるかについて、最も正確な説明を提供しています。
目に見えない問題
バックアップしてみましょう。
ダークマターは、宇宙のほとんどを構成する可能性のある目に見えないものです。誰もそれを見ることができないとしても、それが存在すると疑う多くの理由があります。しかし、これが最も明白なものです：銀河が存在します。
私たちの宇宙を見回すと、研究者は、銀河が目に見える星や他の普通の物質の重力と結合するのに十分なほど大きくないように見えることがわかります。私たちが見ることができるものがすべてあった場合、それらの銀河はばらばらになります。これは、目に見えない暗黒物質が銀河に集まり、重力と一緒にそれらを保持していることを示唆しています。
しかし、既知の粒子のどれも銀河の宇宙の網を説明することができません。したがって、ほとんどの物理学者は、何か他のもの、私たちが今までに見たことのない粒子（または粒子）があると思います。それが、すべての暗黒物質を構成しているのです。
実験物理学者はそれらを狩るために多くの検出器を構築しました。
これらの実験はさまざまな方法で機能しますが、本質的には、非常に暗い部屋に大きなものを入れて、それを非常に注意深く観察することになります。やがて理論は進み、暗黒物質の粒子が大きなものにぶつかってきらめきます。そして、物質の性質ときらめきに応じて、物理学者は暗黒物質の粒子がどのように見えるかを学びます。
ATLASは反対の方法で地球上で最も明るい場所の1つで暗黒物質の粒子を探しています。 LHCは信じられないほどの高速で粒子を一緒に粉砕する非常に大きな機械です。その数マイルの管の内部には、これらの衝突で形成された新しい粒子の一種の進行中の爆発があります。 ATLASがヒッグスボソンを発見したとき、ATHCが実際にLHCによって作成されたヒッグスボソンの束を見つけました。
一部の理論家は、LHCが特定の種類の暗黒物質粒子（既知の粒子の超対称パートナー）も作成している可能性があると考えています。 「超対称性」という言葉は、物理学における既知の粒子の多くが、検出がはるかに難しい「パートナー」を発見していないという理論を指します。この理論は証明されていませんが、それが真実である場合、現在素粒子物理学を支配している多くの乱雑な方程式を単純化します。
また、適切な特性を持つ超対称粒子が、宇宙に欠けている暗黒物質の一部またはすべてを説明している可能性もあります。 LHCで作成されている場合、ATLASはそれを証明できるはずです。
超対称粒子の探索
しかし、問題があります。物理学者は、これらの超対称粒子がLHCで生成されている場合、崩壊する前に検出器から飛んでいると確信を深めています。 ATLASはエキゾチックな超対称粒子を直接検出しないため、ライブサイエンスが以前に報告したように、これは問題です。代わりに、超対称粒子が崩壊した後に変換する、より一般的な粒子が表示されます。しかし、ATLASはその署名を見ることができません。そのため、その研究者は創造的な代替案を考え出しました。ハンティングは、LHCでの何百万もの粒子衝突からの統計を使用して、他に何かが欠けているという証拠を求めます。
「彼らの存在は、衝突の失われた横運動量の大きさによってのみ推測することができる」と研究者らは声明で述べた。
欠けている運動量を正確に測定することは、しかし難しい仕事です。
「LHCが生成する多数の衝突が重なり合う密集した環境では、本物と偽物を区別するのは難しい場合があります」と研究者たちは述べています。
これまでのところ、その捜索は何も起こしていません。しかし、それは有用な情報です。特定の暗黒物質実験が失敗した場合はいつでも、暗黒物質がどのように見えないかについての情報を研究者に提供します。物理学者は、この絞り込みプロセスを暗黒物質を「拘束」していると呼びます。
失われた運動量の統計的ハントに基づくこれら3つの2つの結果は、特定の超対称暗黒物質候補（シャルギノ、スレプトン、超対称ボトムクォークと呼ばれる）が存在する場合、ATLASがまだ除外していない特定の特性を持っている必要があることを示しています。
超対称性の現在のモデルが正しい場合、1組のシャルギノは少なくとも陽子の質量の447倍である必要があり、1対のスレプトンは少なくとも746陽子の質量である必要があります。
同様に、現在のモデルに基づいて、超対称ボトムクォークは、陽子の質量の少なくとも1,545倍でなければなりません。
ATLASは、より軽量なチャージノ、スレプトン、ボトムクォークの狩猟をすでに終えています。そして研究者たちは、彼らが存在しないことを95％確信していると言いました。
いくつかの点で、暗黒物質の捜索は常にヌルの発見を生み出すようであり、それはがっかりさせることができます。しかし、これらの物理学者は楽観的です。
これらの結果は声明で、「将来のATLAS検索を導く重要な超対称シナリオに強い制約を課す」と述べた。
その結果、ATLASは暗黒物質と超対称性を狩る新しい方法を持っています。暗黒物質や超対称性はまだ見つかっていません。
