Fra en Imperial College London pressemelding:
Fysikere sier at de er nærmere enn noen gang å finne kilden til universets mystiske mørke materie, etter et bedre forskningsår enn forventet ved Compact Muon Solenoid (CMS) partikkeldetektor, en del av Large Hadron Collider (LHC) ved CERN i Genève .
Forskerne har nå utført det første fullstendige eksperimentet som knuser protoner sammen med nesten lysets hastighet. Når disse subatomære partiklene kolliderer i hjertet av CMS-detektoren, er de resulterende energiene og densitetene lik de som var til stede i de første instansene av universet, rett etter Big Bang for 13,7 milliarder år siden. De unike forholdene som er skapt av disse kollisjonene, kan føre til produksjon av nye partikler som ville ha eksistert i de tidlige øyeblikkene og siden har forsvunnet.
Forskerne sier at de er på god vei til å kunne bekrefte eller utelukke en av de primære teoriene som kan løse mange av de fremragende spørsmålene til partikkelfysikk, kjent som Supersymmetry (SUSY). Mange håper det kan være en gyldig utvidelse for standardmodellen for partikkelfysikk, som beskriver interaksjonene mellom kjente subatomiske partikler med forbløffende presisjon, men ikke klarer å innlemme generell relativitet, mørk materie og mørk energi.
Mørk materie er et usynlig stoff som vi ikke kan oppdage direkte, men hvis tilstedeværelse utledes av galaksers rotasjon. Fysikere mener at det utgjør omtrent en fjerdedel av universets masse, mens den vanlige og synlige substansen bare utgjør omtrent 5% av universets masse. Komposisjonen er et mysterium, noe som fører til spennende muligheter for hittil uoppdaget fysikk.
Professor Geoff Hall fra Institutt for fysikk ved Imperial College London, som jobber med CMS-eksperimentet, sa: "Vi har gjort et viktig skritt fremover i jakten på mørk materie, selv om det ennå ikke er funnet noe funn. Disse resultatene har kommet raskere enn vi forventet fordi LHC og CMS gikk bedre i fjor enn vi turte håpe, og vi er nå veldig optimistiske når det gjelder utsiktene til å slå ned Supersymmetry de neste årene. "
Energien som frigjøres i proton-proton-kollisjoner i CMS manifesterer seg som partikler som flyr bort i alle retninger. De fleste kollisjoner produserer kjente partikler, men i sjeldne tilfeller kan det produseres nye, inkludert de som er forutsagt av SUSY - kjent som supersymmetriske partikler, eller ‘spartikler’. Den letteste spartikkel er en naturlig kandidat for mørk materie, da den er stabil og CMS ville bare ‘se’ disse objektene gjennom et fravær av signalet deres i detektoren, noe som fører til en ubalanse av energi og fart.
For å søke etter spartikler, ser CMS etter kollisjoner som produserer to eller flere høyenergiske ‘jetfly’ (bunter med partikler som beveger seg i omtrent samme retning) og betydelig manglende energi.
Dr. Oliver Buchmueller, også fra Institutt for fysikk ved Imperial College London, men som er basert på CERN, sa: "Vi trenger en god forståelse av de ordinære kollisjonene, slik at vi kan gjenkjenne de uvanlige når de skjer. Slike kollisjoner er sjeldne, men kan produseres av kjent fysikk. Vi undersøkte noen billioner proton-proton-kollisjoner og fant 13 ‘SUSY-lignende’, rundt antallet som vi forventet. Selv om det ikke ble funnet noen bevis for spartikler, begrenser denne målingen området for leting etter mørk materie betydelig. "
Fysikerne ser nå frem til kjøringen av LHC og CMS i 2011, som forventes å få inn data som kan bekrefte Supersymmetry som en forklaring på mørk materie.
CMS-eksperimentet er et av to generelle forsøk designet for å samle inn data fra LHC, sammen med ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). Imperials High Energy Physics Group har spilt en stor rolle i utformingen og konstruksjonen av CMS, og nå jobber mange av medlemmene med oppdraget for å finne nye partikler, inkludert den unnvikende Higgs boson-partikkelen (hvis den finnes), og løse noen av naturens mysterier, for eksempel hvor masse kommer fra, hvorfor det ikke er noe antimateriale i universet vårt og om det er mer enn tre romlige dimensjoner.
