Bis dato Partikel Supercollider erkennt keinen Beweis für dunkle Materie

(ISNS)--dunkler Materie ist derzeit eines der größten Geheimnisse des Universums. Wissenschaftler zeigen nun, dass der leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt ausgegraben hat keine Anzeichen für die hypothetische dunkle Materie, indem neue Beschränkungen, was es sein könnte.

Dunkler Materie wird theoretisiert, um eine unsichtbare, rätselhafte Substanz gedacht, um die etwa fünf Sechstel aller Materie im Kosmos bilden werden. Astronomen begann zu ahnen, seine Existenz in den 1930er Jahren, als sie gemerkt haben das Universum Schienen besitzen mehr Masse als Sterne entfallen könnte. Zum Beispiel, die Geschwindigkeit, mit der Sterne das Zentrum der Milchstraße Kreisen, so hält schnell sie die Anziehungskraft der Galaxis Kern und Flucht in die intergalaktische nichtig, aber etwas überwinden sollte offenbar zurück, die meisten Forscher glauben, die schwere eines unsichtbaren Materials dunklen Materie genannt wird.

Wissenschaftler haben alle bekannten gewöhnlichen Materialien als Kandidaten für die dunkle Materie weitgehend ausgeschlossen. Der Konsens ist so weit, dass dunkler Materie neue, unsichtbare Arten von Partikeln, erfolgen würden die interagieren würde nur sehr schwach mit gewöhnlicher Materie.

Dunkler Materie kann nicht durch eines der Teilchen des Standardmodells der Teilchenphysik, die beste Beschreibung erklärt werden, zur Zeit der subatomaren Welt ist. Sie müssen daher von der neuen Physik jenseits des Standardmodells entstehen. Eine Möglichkeit liegt in der Idee bekannt als Supersymmetrie, was darauf hindeutet, dass alle bekannten Arten von Teilchen des Standardmodells noch unentdeckte Partner haben. Zum Beispiel hätte Elektronen ähnliche Vettern, genannt Selectrons. Eine weitere Möglichkeit ist die Existenz der Partikel bekannt als Axionen, welche theoretischen Physikern ursprünglich vorgeschlagen, zur Lösung ein Puzzles über die starke Kernkraft, eine der vier Grundkräfte im Universum, die Protonen und Neutronen in Atomkernen zusammenhält.

Die meisten Jagden für dunkle Materie beinhalten riesige unterirdische Detektoren, die auf der Suche nach seltenen Kollisionen zwischen gewöhnlicher Materie und dunkle-Materie-Teilchen Erde durchströmen. Viele Theorien legen jedoch nahe, der leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger noch, der Large Hadron Collider, dunkle-Materie-Teilchen erzeugen könnte. Obwohl diese dunkle-Materie-Teilchen durch entweichen würde unbemerkt die Maschine Detektoren Wissenschaftler vor Ort am LHC in Genf, Schweiz, oder die auf der ganzen Welt, die die Daten zu interpretieren, konnte die Existenz der dunklen Materie durch andere Reste der Kollisionen Verhalten ableiten. Sie können die Daten von Kollisionen, Details über Bits aus dunkler Materie, wie ihre Massen und deren Querschnitte aufzulesen – das heißt, wie wahrscheinlich sie interagieren mit anderen Teilchen.

Frühere Suchanfragen für dunkle Materie am LHC sah für einzelne Düsen von Teilchen, die entstehen, wenn Protonen zusammen mit beispiellosen Grad an Energie zertrümmert werden. Während der LHC 2012 laufen experimentierte die ATLAS-Zusammenarbeit mit komplexer Kollisionen erzeugt nicht nur einen einzigen großen Jet, sondern zwei zusätzliche schmale Düsen.

Diese neuen Erkenntnisse ausschließen stark, eine Reihe von potenziellen Kandidaten für die dunkle Materie, Forschung detailliert online in der Fachzeitschrift Physical Review Letters. Insbesondere diese Arbeit "stellt interessante Einschränkungen auf Versuche, das Standardmodell der Teilchenphysik minimal so dunklen Materie erklären zu erweitern", sagte Astroteilchenphysik Physiker Gianfranco Bertone an der Universität von Amsterdam, die in dieser Studie nicht teilgenommen habe.

Obwohl diese Erkenntnisse einige möglichen Kandidaten für die dunkle Materie auszuschließen, "Ich glaube nicht, dass es tatsächlich ein großes Problem für die meisten dunklen Materie Theorien für den Moment produziert", sagte Teilchenphysiker Andreas wir, stellvertretender Koordinator am ATLAS-Experiment am CERN. "Die beste Theorie, wir für die dunkle Materie haben, Supersymmetrie, durch diese Ergebnisse nicht ausgeschlossen ist."

Wissenschaftler sind jetzt die am LHC-Beschleuniger aktualisieren. "In der Mitte 2015, das Gaspedal wird neu gestartet und werden in der Lage, fast zweimal mehr Energie als zuvor," sagte Hoecker. Das bedeutet zukünftige Experimente "könnte die Bildung von Supersymmetrie Partikel, wie z.B. Squarks und Paarproduktion und Neutralinos mit einer viel größeren Masse als die vorherigen Daten erlaubt suchen." Der LHC-Experimente sollen nicht Axionen, zu erkennen, da sie theoretisch sehr geringe Querschnitte über das Gaspedal Fähigkeiten haben.

Darüber hinaus etwa 2022, der LHC sollte auch ein upgrade auf 10-mal höhere Leuchtkraft – das heißt, 10 Mal mehr Protonen auf Ziele pro Durchlauf zu sprengen. Das mögliche dunkle-Materie-Teilchen in größerer Zahl als vorher, vielleicht genug generieren kann, um trotz wie selten sie mit anderen Teilchen interagieren zu erkennen, hinzugefügt Hoecker.

Wenn LHC alles, was nicht auch bei höheren Energien und Leuchtkraft erkennt, "es sehr schwierig ist, Supersymmetrie Modelle komplett ausschließen, aber Wissenschaftler würde wahrscheinlich das Interesse verlieren," sagte Bertone. "Forscher würden dann wahrscheinlich haben, um etwas anderes zu bewegen."

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Charles Q. Choi ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in New York City, der für die New York Times, Scientific American, Wired, Wissenschaft, Natur und viele andere Nachrichtenagenturen geschrieben hat. Er twittert auf @cqchoi.