Разгадка тайны темной материи: Исследователи изучают новый подход к обнаружению неуловимых частиц

Темная материя, загадочная субстанция, составляющая около четверти нашей Вселенной, давно озадачила ученых. Несмотря на ее значительное присутствие, темная материя не взаимодействует с обычной материей, что делает ее невероятно сложной для наблюдения и изучения. Однако последние достижения в области изучения темной материи привели к появлению нового подхода, который, возможно, наконец прольет свет на это загадочное вещество.

Большой адронный коллайдер (БАК) в ЦЕРНе, крупнейший в мире эксперимент, сыграл важную роль в расширении границ физики частиц и исследовании самых глубоких тайн Вселенной. Профессор Дипак Кар из Университета Витватерсранда в Йоханнесбурге (ЮАР) подчеркивает важность фундаментальной науки в раскрытии секретов нашей Вселенной. "БАК может создать условия, схожие с Большим взрывом, что позволит нам искать намеки на темную материю", — говорит Кар.

Кар вместе со своим бывшим аспирантом доктором Суканьей Синха, ныне работающим постдоктором в Манчестерском университете, разработал новый революционный метод обнаружения темной материи. Их исследование, опубликованное в журнале Physics Letters B, вносит изменения в парадигму поиска темной материи.

Традиционно ученые фокусируются на слабо взаимодействующих массивных частицах (WIMPs) как потенциальных кандидатах в темную материю. Предполагается, что WIMPs объясняют темную материю из-за отсутствия взаимодействия со светом и другими частицами. Однако, несмотря на обширные поиски, никаких доказательств существования ВИМПов обнаружено не было.

Кар и Синха применили другой подход, выяснив, могут ли частицы темной материи образовываться в струе частиц стандартной модели. Высокоэнергетические столкновения протонов часто приводят к образованию струй, которые представляют собой коллимированные потоки частиц. Исследователи изучили новую сигнатуру детектора под названием полувидимые струи, которая ранее не рассматривалась.

Полувидимые струи возникают, когда гипотетические темные кварки распадаются частично на кварки стандартной модели и частично на стабильные темные адроны, которые представляют собой "невидимую фракцию" темной материи. Эти полувидимые струи обычно возникают парами, вместе с дополнительными струями стандартной модели. Недостающая энергия или энергетический дисбаланс в детекторе возникает, когда все джеты не полностью сбалансированы, а направление недостающей энергии совпадает с одним из полувидимых джетов.

Обнаружение полувидимых струй представляет собой серьезную проблему, поскольку эта сигнатура события может также возникать из-за неправильно измеренных струй в детекторе. Однако инновационный подход Кар и Синха открывает новые возможности для обнаружения присутствия темной материи.

Вот что говорит профессор Дипак Кар: "Это исследование открывает новые направления в поисках существования темной материи. Исследуя полувидимые струи, мы, возможно, наконец-то раскроем секреты этой неуловимой субстанции, составляющей значительную часть нашей Вселенной".

Исследование темной материи продолжает увлекать ученых всего мира, и этот новый подход дает новую надежду на разгадку давней тайны. По мере того как мы будем углубляться в сложности нашей Вселенной, прогресс в исследованиях и технологиях, несомненно, проложит путь к лучшему пониманию темной материи и ее роли в формировании нашего космоса.