دانشمندان به دنبال تولید فوتون تاریک
دانشمندان به دنبال تولید فوتون تاریک
فیزیک‌دانان در برخورد دهندۀ هادرونی بزرگ، برای نخستین‌بار جستجوی خود برای فیزیکِ جدید با استفاده از داده‌های اجرای سوم LHC را آغاز کردند.
فوتون‌های تاریک، ذراتِ بخش تاریک با طول عمر زیاد هستند که حامل نیرویی مشابه فوتونِ الکترومغناطیس تلقی می‌شوند. می‌گوییم «طول عمر زیاد» زیرا میانگین عمرشان بیش از یک دهم میلیاردم ثانیه است. این مدت زمان بسیار کوتاه به نظر می‌رسد، اما از نظر ذرات تولیدشده در برخورد دهنده، در واقع زمانی بسیار طولانی محسوب می‌شود.
برای مثال، عمر “بوزون هیگز” ده میلیارد برابر کوتاه‌تر است! در واقع، در حال حاضر، ذراتی که طول عمرشان بیشتر از یک هزارم یک میلیاردم ثانیه باشد، «طول عمر زیاد» تلقی می‌شوند. از نظر آشکارساز CMS، بدین معنی است که “فوتون تاریک” قبل از واپاشی، مسافت قابل اندازه‌گیری را طی می‌کند و این امر باعث تشخیص آن می‌شود.
می‌گوییم «عجیب» زیرا جزء مدل استاندارد فیزیک ذرات نیستند. “مدل استاندارد فیزیک” نظریه‌ای پیشرو در درک ما از عناصر تشکیل‌دهندۀ کیهان است. با این حال، مدل استاندارد به تمام سؤالات مربوط به فیزیک ذرات پاسخ نمی‌دهد؛ بنابراین، جستجو برای پدیده‌های «فرای مدل استاندارد» ادامه دارد.
نتیجۀ جدید CMS محدودیت‌های ناگزیری در مورد پارامترهای واپاشی بوزون هیگز تعریف می‌کند و حوزه‌ای که فیزیک‌دانان در آن جستجو می‌کنند را محدودتر می‌سازد. طبق نظریه، “فوتون‌های تاریک” قبل از اینکه در واپاشی به «میون‌های جابه‌جاشده» تبدیل شوند، یک مسافت قابل اندازه‌گیری را در آشکارسازِ CMS طی می‌کنند.
اگر دانشمندان بخواهند ردپای این میون‌ها را دوباره دنبال کنند، متوجه می‌شوند که میون‌ها در این مسیر به نقطۀ برخورد نمی‌رسند؛ زیرا ردپاها از ذره‌ای می‌آید که قبلاً مقداری دورتر شده و هیچ اثری از آن نیست. اجرای سوم برخورد دهنده هادرونی در ژوئیۀ ۲۰۲۲ شروع شد و نسبت به اجراهای قبلیِ LHC درخشان‌تر بود. یعنی در هر لحظه، برخوردهای بیشتری اتفاق افتاد و محققان توانستند آنها را تحلیل کنند.
“شتاب دهنده هادرونی” در هر ثانیه ده‌ها میلیون برخورد ایجاد می‌کند، اما فقط چند هزار عدد از آنها را می‌توان ذخیره کرد؛ زیرا ثبت هر برخورد، کل ذخیرۀ داده‌های موجود را به‌سرعت مصرف می‌کند.
دکتر “جولیت آلیمنا” یکی از اعضای CMS، گفت: «ما توانایی‌مان برای تحریک میون‌های جابه‌جاشده را بهبود بخشیدیم. این امر باعث می‌شود تا بتوانیم با میون‌هایی که از فواصل چندصد میکرومتری تا چند متری از نقطۀ برخورد جابه‌جا شده‌اند، رویدادهای بسیار بیشتری را در مقایسه با گذشته جمع‌آوری کنیم.»
«به لطف این پیشرفت‌ها، اگر فوتون‌های تاریک وجود داشته باشند، اکنون احتمال یافتن آنها بیشتر است.» فیزیک‌دانان CMS، با هدف کاوشِ بیشتر در فیزیک فرای مدل استاندارد، برای تحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده در سال‌های باقی‌ماندۀ عملیات اجرای سوم همچنان از قوی‌ترین تکنیک‌ها استفاده خواهند کرد.
دیدگاهتان را بنویسید