למדענים עשויה להיות דרך חדשה להציץ ל"עולם האפל של הפיזיקה ".
במאמר חדש אומרים כי פיסיקאים תיאורטיים יש להם תוכנית חדשה לחיפוש אחר חלקיקים תיאורטיים שעד כה מעולם לא נצפו. חלקיקים אלה, המכונים חלקיקים בעלי אורך חיים, או LLPs, יכולים להיות חלון לחומר אפל ואנרגיה אפלה, המהווים יחד 95% מהיקום. חומר אפל מפעיל משיכה מכבידה על חומר רגיל, ונחשבת כי אנרגיה אפלה גורמת להתרחבות התפשטות היקום. אך לא ניתן לצפות ישירות בשום דבר, מכיוון שכל אינטראקציה שיש להם עם החומר הזוהר של היקום היא חלשה, אמר ג'ן ליו, חוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת מרילנד.
"הם לא מדברים איתנו", אמר ליו, אחד החוקרים שעובד על התוכנית החדשה, ל- Live Science.
אבל LLPs עשויים לספק דרך לעולם האפל ההוא לתקשר עם הקל יותר. ויו וחבריו מאמינים כי על ידי ציוץ של כמה מהגלאים במפץ האטומים הגדול בעולם, קבריידר הדרון הגדול (LHC) ליד ז'נבה, שוויץ, פיזיקאים אולי יוכלו למצוא אותם.
עולמות מקבילים
"העולם האפל", המכונה גם "המגזר הנסתר", מתאר קבוצה של חלקיקים היפותטיים שהיו חורגים מהמודל הסטנדרטי של הפיזיקה. (המודל הסטנדרטי מסביר פרוטונים, נויטרונים, אלקטרונים וכל החלקיקים התת-אטומיים המוזרים שעוברים איתם, כמו קווארקים, מיונים, נייטרינים ובוסון היגס.)
אם כל העניין "הרגיל" נמצא בעמק אחד, העולם האפל נמצא בעמק מקביל שאליו רכס אחד, אמר ליו. דרוש כמות אדירה של אנרגיה כדי לטפס על הרכס הזה, כך שחלקיקים בעמק העולם האפל מתקשרים חזק זה עם זה, אך רק במעט עם אלה שמעבר לו ההר. אבל חלקיקים מסוימים עשויים להיות מסוגלים לעבור את מחסום האנרגיה ההוא מהעולם האפל לזו שאנו בדרך כלל נתקלים בהם באמצעות תהליך המכונה מנהור קוונטי. חלקיקים אלה ככל הנראה לא יהיו המקבילות לחומר האפל של חלקיקים יציבים כמו פרוטונים או נויטרונים, אמר ליו, אבל אולי יהיו דומים יותר לחלקיקים לא יציבים יותר של מודל סטנדרט.
אלה חלקיקי המנהור שהחוקרים מעוניינים למצוא. אבל החלקיקים האלה, אם הם קיימים, הם נדירים, אמר ליאנטאו וואנג, פיזיקאי תיאורטי מאוניברסיטת שיקגו. ה- LHC מעביר פרוטונים זה לזה בקצב מסחרר, ומייצר מיליארד התנגשויות בשנייה. ההתנגשויות הללו מנפצות את הפרוטונים למספרים עצומים של חלקיקים ידועים בדגם הסטנדרטי. עבור מדענים המחפשים את המגזר הנסתר, כל החלקיקים הללו הם רעש בלבד. החלקיקים שהם מתעניינים בהם, אמר וואנג, עשויים להופיע רק כמה פעמים בעשור.
דרך חדשה
וואנג, יחד עם ליו ועמיתם ג'יה ליו, הם מחברי העיתון החדש שפורסם ב -3 באפריל בכתב העת Physical Review Letters, והציעו דרך לקבל הצצה לחלקיקים הנדירים הללו.
הכל מסתכם בתזמון. LLPs, אמר וואנג, צריכים להיות מסיביים ומגושמים בהשוואה לחלקיקים המודליים הסטנדרטיים ש- LHC מייצר בתפזורת. האטיות שלהם נובעת ממכשול האנרגיה הגדול שעליו להתגבר רק כדי לעשות רושם על עולם החומר הרגיל, אמר ליו. אך קצב חילזונם הוא גם תכונה שימושית עבור פיזיקאים. מרבית החלקיקים היסודיים ב- LHC נעים במהירות האור ונרקבים במהירות. בוזון היגס, למשל, נעלם תוך 10 שניות עד למינוס 22 שניות, והופך לקבוצה של חלקיקים יציבים יותר.
עם זאת, LLPs צריכים לחיות לאט - עד עשירית השנייה, אמר וואנג. הם גם נוסעים לאט יותר ממהירות האור. לכן התאמת הגלאים של ה- LHC לחיפוש אחר חלקיקים המגיעים מאוחר לחיישנים שלהם צריכה להיות המפתח לגילוי שלהם.
"זה רעיון פשוט מאוד", אמר וואנג, "אבל הוא מתגלה כיעיל באופן מפתיע."
חלק מההתאמות הללו יבואו באופן טבעי עם השדרוגים של ה- LHC שנמשכים כעת, אמר ליו. קולט החלקיקים ייפתח שוב בשנת 2021, עם גלאים שיוכלו למדוד את עיתוי הגעתו של החלקיק פי 10 בצורה מדויקת יותר מכפי שהוא יכול כיום, אמר. משם, הוא אמר, זה רק עניין של כמה קבצי תוכנה לנצל את היכולות של ה- LHC, ולוודא שהפיזיקאים הניסויים שמשתמשים ברוכב העדיפות עדיפים את החיפוש. כעת, אמרו וואנג וליו, הם ועמיתיהם הניסויים עורכים סדרת פגישות כדי לוודא שכולם נמצאים באותו עמוד.
"זה יקרה," אמר ליו.
