Νέο πείραμα αναζήτησης σκοτεινής ύλης στο CERN. CERN approves new experiment to look for long-lived, exotic particles

The experiment, which will complement existing searches for dark matter at the LHC, will be operational in 2021. A 3D picture of the planned FASER detector as seen in the TI12 tunnel. The detector is precisely aligned with the collision axis in ATLAS, 480 m away from the collision point (Image: FASER/CERN) (Image: CERN)

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών (CERN) ανακοίνωσε ότι ξεκινά ένα νέο επιστημονικό πείραμα που θα αναζητήσει τα σωματίδια της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης, η οποία αποτελεί περίπου το 27% του σύμπαντος, έναντι μόνο 5% της κοινής ορατής ύλης, από την οποία αποτελούνται τα αστέρια, οι πλανήτες και οτιδήποτε υπάρχει πάνω τους.

Οι φυσικοί υποθέτουν ότι υπάρχουν «εξωτικά» σωματίδια της αόρατης σκοτεινής ύλης, αλλά δεν θα τα έχουν βρει μέχρι σήμερα. Το πείραμα FASER (Forward Search Experiment), που πήρε το «πράσινο φως» για την υλοποίηση του, περιλαμβάνει την εγκατάσταση και τη χρήση ενός νέου ανιχνευτή που θα ψάξει για τα «σκοτεινά» σωματίδια στον μεγάλο επιταχυντή LHC του CERN (ο οποίος αυτή την εποχή είναι εκτός λειτουργίας για να αναβαθμισθεί).

Ο νέος ανιχνευτής θα είναι ένα μικρό όργανο μήκους πέντε μέτρων και διαμέτρου ενός μέτρου περίπου, το οποίο θα τοποθετηθεί σε ένα συγκεκριμένο σημείο κατά μήκος του κυκλικού επιταχυντή LHC, 480 μέτρα μετά τον τεράστιο εξαώροφο ανιχνευτή ATLAS, όπου ανακαλύφθηκε το σωματίδιο του Χιγκς το 2012. Καθώς οι ακτίνες πρωτονίων θα συγκρούονται στο όργανο του ATLAS, μπορεί να δημιουργούν νέα σωματίδια, τα οποία ίσως στη συνέχεια «πιάσει» το νέο όργανο FASER. Κάθε φορά που θα λειτουργεί το πείραμα ATLAS, θα συλλέγει δεδομένα και το πείραμα FASER, όπως αναφέρει το Αθηναϊκό Πρακτορείο Ειδήσεων.

Η λειτουργία του FASER αναμένεται να αρχίσει το 2021 και να διαρκέσει σε πρώτη φάση έως το 2023. Όταν ο μεγάλος επιταχυντής LHC και το γιγάντιο τούνελ του μήκους 27 χιλιομέτρων κλείσουν ξανά για μια νέα αναβάθμιση την περίοδο 2024-26, θα αναβαθμισθεί τότε και το όργανο FASER, ώστε να γίνει μεγαλύτερο και πιο ευαίσθητο.

Στο πενταετές πρόγραμμα FASER, που υπήρξε πρωτοβουλία φυσικών του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Ιρβάιν, θα συνεργασθούν 30 έως 40 επιστήμονες από διάφορες χώρες του κόσμου (σχετικά λίγοι σε σχέση με άλλα πειράματα του CERN).

«Πριν από επτά χρόνια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν το μποζόνιο του Χιγκς στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, ολοκληρώνοντας ένα κεφάλαιο στην αναζήτηση μας για τους θεμέλιους λίθους του σύμπαντος, όμως τώρα αναζητούμε νέα σωματίδια. Το πρόβλημα της σκοτεινής ύλης δείχνει ότι δεν ξέρουμε από τι αποτελείται το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος, συνεπώς είμαστε βέβαιοι ότι υπάρχουν νέα σωματίδια εκεί έξω», δήλωσε ο επικεφαλής του FASER Τζόναθαν Φενγκ, καθηγητής φυσικής και αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Ιρβάιν.

Πηγές: https://home.cern/news/news/experiments/faser-cern-approves-new-experiment-look-long-lived-exotic-particles - https://arxiv.org/abs/1901.04468 - https://www.amna.gr/home/article/340599/-Prasino-fos-apo-to-CERN-gia-neo-peirama-anazitisis-tis-skoteinis-ulis