Fra en Imperial College London-pressemeddelelse:
Fysikere siger, at de er tættere end nogensinde på at finde kilden til universets mystiske mørke stof, efter et bedre år end forventet forskning på Compact Muon Solenoid (CMS) partikeldetektor, en del af Large Hadron Collider (LHC) ved CERN i Genève .
Forskerne har nu udført den første fulde række eksperimenter, der smadrer protoner sammen med næsten lysets hastighed. Når disse subatomære partikler kolliderer i hjertet af CMS-detektoren, svarer de resulterende energier og densiteter til dem, der var til stede i de første instanser af universet, umiddelbart efter Big Bang for ca. 13,7 milliarder år siden. De unikke forhold skabt af disse kollisioner kan føre til produktion af nye partikler, der ville have eksisteret i de tidlige øjeblikke og siden er forsvundet.
Forskerne siger, at de er godt på vej til at kunne bekræfte eller udelukke en af de primære teorier, der kunne løse mange af de udestående spørgsmål fra partikelfysik, kendt som Supersymmetry (SUSY). Mange håber, det kunne være en gyldig udvidelse til standardmodellen for partikelfysik, der beskriver interaktioner mellem kendte subatomære partikler med en forbløffende præcision, men ikke inkorporerer generel relativitet, mørk stof og mørk energi.
Mørkt stof er et usynligt stof, som vi ikke direkte kan registrere, men hvis tilstedeværelse udledes af galaksernes rotation. Fysikere mener, at det udgør omkring en fjerdedel af universets masse, mens det almindelige og synlige stof kun udgør ca. 5% af universets masse. Dets sammensætning er et mysterium, der fører til spændende muligheder for hidtil uopdaget fysik.
Professor Geoff Hall fra fysikafdelingen ved Imperial College London, der arbejder på CMS-eksperimentet, sagde: ”Vi har taget et vigtigt skridt fremad i jakten på mørkt stof, selvom der endnu ikke er fundet nogen opdagelse. Disse resultater er kommet hurtigere, end vi forventede, fordi LHC og CMS løb bedre sidste år, end vi turde håbe, og vi er nu meget optimistiske med hensyn til udsigterne til at slå Supersymmetry ned i de næste par år. ”
Energien frigivet i proton-proton-kollisioner i CMS manifesterer sig som partikler, der flyver væk i alle retninger. De fleste kollisioner producerer kendte partikler, men sjældent kan der produceres nye, inklusive dem, der er forudsagt af SUSY - kendt som supersymmetriske partikler eller 'spartikler'. Den letteste spartikel er en naturlig kandidat til mørk stof, da den er stabil, og CMS ville kun 'se' disse objekter gennem et fravær af deres signal i detektoren, hvilket fører til en ubalance af energi og momentum.
For at søge efter spartikler kigger CMS efter kollisioner, der producerer to eller flere højenergi 'jetfly' (bundter af partikler, der kører i omtrent samme retning) og betydelig manglende energi.
Dr. Oliver Buchmueller, også fra fysikafdelingen ved Imperial College London, men der er hjemmehørende i CERN, sagde: ”Vi har brug for en god forståelse af de almindelige kollisioner, så vi kan genkende de usædvanlige, når de sker. Sådanne kollisioner er sjældne, men kan produceres af kendt fysik. Vi undersøgte nogle billioner proton-proton-kollisioner og fandt 13 ‘SUSY-lignende’, omkring det antal, vi forventede. Selvom der ikke blev fundet noget bevis for spartikler, indsnævres denne måling området for søgning efter mørkt stof betydeligt. ”
Fysikerne ser nu frem til 2011-løbet af LHC og CMS, som forventes at bringe data ind, som kunne bekræfte Supersymmetry som en forklaring på mørk stof.
CMS-eksperimentet er et af to generelle eksperimenter designet til at indsamle data fra LHC sammen med ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). Imperials High Energy Physics Group har spillet en stor rolle i designet og konstruktionen af CMS, og nu arbejder mange af medlemmerne på missionen om at finde nye partikler, herunder den undvigende Higgs boson-partikel (hvis den findes), og løse nogle af natur mysterier, såsom hvor masse kommer fra, hvorfor der ikke er noget antistof i vores univers, og om der er mere end tre rumlige dimensioner.
