LHCで迫るダークマターの狩猟

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インペリアルカレッジロンドンのプレスリリースから:

物理学者たちは、ジュネーブのCERNにあるラージハドロン衝突型加速器(LHC)の一部であるコンパクトミュオンソレノイド(CMS)粒子検出器での研究の予想よりも良い年を経て、宇宙の神秘的な暗黒物質の源を見つけることにこれまでになく近づいていると言います。

科学者たちは、陽子をほぼ光速で粉砕する実験の最初の完全な実行を実行しました。これらのサブ原子粒子がCMS検出器の中心部で衝突すると、結果として得られるエネルギーと密度は、約137億年前のビッグバン直後の宇宙の最初の瞬間に存在したものと同様です。これらの衝突によって作成された独特の条件は、それらの初期の瞬間に存在し、その後姿を消した新しい粒子の生成につながる可能性があります。

研究者は、超対称性(SUSY)として知られている素粒子物理学の多くの未解決の問題を解決できる主要な理論の1つを確認または除外できるようになっていると述べています。多くの人が、これが素粒子物理学の標準モデルの有効な拡張になると期待しています。これは、驚くべき精度で既知の亜原子粒子の相互作用を説明しますが、一般相対論、暗黒物質、暗黒エネルギーを組み込むことができません。

暗黒物質とは、私たちが直接検出できない見えない物質ですが、その存在は銀河の回転から推測されます。物理学者は、それが宇宙の質量の約4分の1を占めているのに対し、通常の目に見える物質は宇宙の質量の約5%しか占めていないと信じています。その構成は謎であり、これまで発見されていない物理学の興味をそそる可能性につながります。

CMSの実験に取り組んでいるインペリアルカレッジロンドン物理学部のジェフホール教授は、次のように述べています。「ダークマターの探索において重要な一歩を踏み出しましたが、まだ発見はされていません。 LHCとCMSは昨年、私たちが望んでいたよりもうまく機能しており、今後数年間で超対称性を固定化する見通しについて非常に楽観的であるため、これらの結果は予想よりも速くなりました。」

CMSの陽子-陽子衝突で放出されるエネルギーは、全方向に飛散する粒子として現れます。ほとんどの衝突は既知の粒子を生成しますが、ごくまれに、超対称粒子または「粒子」として知られるSUSYによって予測されたものを含む、新しい粒子が生成される場合があります。最軽量の粒子は安定しているため、暗黒物質の自然な候補です。CMSは検出器に信号がない場合にのみこれらのオブジェクトを「認識」し、エネルギーと運動量の不均衡を引き起こします。

粒子を検索するために、CMSは2つ以上の高エネルギーの「ジェット」(ほぼ同じ方向に移動する粒子の束)と大幅な欠落エネルギーを生成する衝突を探します。

同じくインペリアルカレッジロンドンの物理学部出身であるが、CERNに拠点を置くOliver Buchmueller博士は、次のように述べています。「異常な衝突が発生したときにそれを認識するには、通常の衝突を十分に理解する必要があります。このような衝突はまれですが、既知の物理学によって引き起こされる可能性があります。約3兆の陽子-陽子衝突を調べたところ、予想した数の13の「SUSYのような」衝突が見つかりました。粒子の証拠は見つかりませんでしたが、この測定により暗黒物質の探索範囲が大幅に絞り込まれました。」

物理学者は今、2011年のLHCとCMSの実行を楽しみにしています。これは、超対称性を暗黒物質の説明として確認できるデータをもたらすと期待されています。

CMS実験は、ATLAS(トロイダルLHC ApparatuS)とともに、LHCからデータを収集するために設計された2つの汎用実験の1つです。インペリアルの高エネルギー物理学グループはCMSの設計と構築に大きな役割を果たしており、メンバーの多くは、とらえどころのないヒッグスボソン粒子(存在する場合)を含む新しい粒子を見つけ、いくつかの問題を解決するという使命に取り組んでいます質量がどこから来るのか、なぜ宇宙に反物質が存在しないのか、3次元以上の空間次元があるのか​​など、自然の謎。

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