CERNの研究者は、暗黒物質を探すために大型ハドロン衝突型加速器を操作しています

科学者は暗黒物質が本物であると主に信じていますが、彼らの誰もそれを見ることができず、それを作り出すことができませんでした。 大型ハドロン衝突型加速器と呼ばれる粒子粉砕機で行われたデータ収集と電力のアップグレードは、物質を視覚化して理解するための最良の機会の1つを研究者に提供する可能性があります。

ニューヨーク大学のジョシュア・ルーダーマン准教授は、「暗黒物質の性質を理解できれば、私たちの銀河が何でできているかを知ることができる」と語った。 「それは変革をもたらすでしょう。」

科学者がヒッグス粒子を検索すると、新しい素粒子が生成されます

暗黒物質は何十年もの間物理学者を魅了してきました。 それは宇宙の重要な部分を構成すると広く信じられており、それについてもっと知ることは宇宙がどのようになってきたかについての手がかりを提供することができます。

宇宙のすべての星、惑星、銀河は、宇宙の物質のわずか5％を占めています。 科学者によると CERNで。 宇宙の約27％は、光を吸収、反射、放出しない暗黒物質で構成されていると考えられており、検出が非常に困難です。 研究者たちは、重力によって物体が引っ張られるのを見て、それが光を曲げるのにどのように役立つかを見たので、そこにあると言います。

研究者たちは、大型ハドロン衝突型加速器が役立つことを望んでいます。 LHCは、素粒子物理学の未解決の質問に答えるために、欧州核研究機構によって10年以上にわたって構築されました。 デバイスは約 地下328フィート フランスとスイスの国境とジュネーブの街の近くのトンネル。 その円周は約17マイル伸びています。

衝突型加速器の内部では、超伝導磁石が華氏456度近くまで冷却されています。これは宇宙よりも低温ですが、光速に近い2本の粒子ビームが衝突します。 科学者たちは、高度なセンサーとスクリーンを使用して、ビッグバンと同様の条件を再現する衝突からの物質を分析しています。 彼らがについて学ぶことを可能にします 宇宙の最初の瞬間。

マシンは2008年9月に動作を開始しましたが、改善のために数回シャットダウンされました。 過去3年間で、エンジニアはコライダーをアップグレードして、より多くのデータを検出し、より高速で動作できるようにしました。 現在、加速器はこれまでで最高のエネルギーレベルである13.6兆電子ボルトで動作できるため、科学者は素粒子物理学への新しい洞察を生み出す可能性のある、より大規模で複雑な実験を行うことができます。

「それは大きな増加です」 彼は言った 加速器および技術のCERNディレクター、マイク・ラモント。 新しい発見への道を開く。

ヒッグス粒子とそれがテクノロジーにとって何を意味するか

初期の宇宙では、粒子には質量がなかったので、科学者たちは長い間、星、惑星、そして余分な生命がどのように形成されるのか疑問に思っていました。 1964年、物理学者のフランソワアングレ、ピーターヒッグスなどは、力場が粒子に接触すると質量を与えると理論付けましたが、実体の存在を記録することはできませんでした。

推定力場の一部であるヒッグス粒子の発見により、EnglertとHiggsAが獲得されました。 ノーベル物理学賞。

この粒子は、科学者と一般市民を同様に驚かせました。 CERNとコライダーは、ダン・ブラウンの本と映画の適応で目立つように機能します。天使と悪魔。 「」

しかし今、研究者たちはもっと厄介な質問、特に暗黒物質を取り巻く質問に答えたいと思っています。

4年間の大型ハドロン衝突型加速器の実験中に、科学者たちは暗黒物質の証拠を見つけることを望んでいます。 彼らが装置を動かすとき、陽子はほぼ光速で回転します。 研究者たちは、衝突したときに、暗黒物質と同様の性質を持つ新しい粒子を作り出すことを望んでいます。

彼らはまた、ヒッグス粒子がどのように振る舞うかについてもっと学びたいと思っています。 火曜日、衝突型加速器がデータの収集を開始した直後、CERNの科学者 発表 彼らは、亜原子粒子が互いにどのように関係しているかについての手がかりを提供できる3つの新しい「奇妙な」粒子を発見しました。

「高エネルギー衝突は、私たちが自由に使える最も強力な顕微鏡であり続け、最小規模で自然を探索し、宇宙を支配する基本法則を発見します。」 彼は言った CERNの理論部門の責任者であるGianGiudice氏。

大型ハドロン衝突型加速器で、科学の未来を垣間見る

ニューヨーク大学のルーダーマン氏によると、暗黒物質について学び、宇宙の起源を説明するというCERNの探求により、CERNは実験の結果を待ち望んでいたという。 研究は彼を大いに興奮させます。 「それが私が朝起きる理由です」と彼は言いました。

データが実験から出始めると、Rudermanはそれが新しい粒子を生成するかどうかを確認します。 たとえそうだとしても、それが暗黒物質であるかどうかをすぐに見分けるのは難しいでしょう。

まず、問題の粒子が発光しているかどうかを評価する必要があります。 もしそうなら、これはそれが暗黒物質である可能性を減らします。 第二に、暗黒物質は理論上何十億年も続くことができるはずなので、粒子は長い間存在している兆候を示し、すぐには崩壊しないはずです。 彼らはまた、粒子が現在の暗黒物質の理論と同様に振る舞うことを望んでいます。

ロッドマン氏によると、この発見には4年以上かかる可能性があるという。

CERNの科学者が、今後4年間で暗黒物質を発見しなければ、さらに多くのプロモーションが行われるでしょう。 アップグレードには、現在のシャットダウンから3年かかる可能性があり、データ収集と試行の第4ラウンドは2029年に開始されます。

計画どおり、この実験では、以前の実験の10倍のデータを取得できるとのことです。 CERNのWebサイト。 しかし、宇宙の秘密を明らかにすることは簡単ではありません。

「これは困難であり、一生の探索が必要になる可能性があります」とRuderman氏は述べています。