Ένα νέο πείραμα για την αναζήτηση των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης, FASER, η οποία υπολογίζεται ότι αποτελεί περίπου το 27% του σύμπαντος, έναντι του 5% που αντιστοιχεί στην κοινή ορατή ύλη (από την οποία αποτελούνται τα αστέρια, οι πλανήτες και οτιδήποτε υπάρχει πάνω τους) ανακοίνωσε ότι ξεκινά ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικών Ερευνών (CERN).
Μια τρισδιάστατη εικόνα του προγραμματισμένου ανιχνευτή FASER όπως φαίνεται στη σήραγγα TI12. Ο ανιχνευτής ευθυγραμμίζεται ακριβώς με τον άξονα σύγκρουσης στον ανιχνευτή ATLAS, 480 μέτρα μακριά από το σημείο σύγκρουσης. Ο καινούριος ανιχνευτής που θα χρησιμοποιηθεί στο πείραμα είναι ένα μικρό όργανο μήκους πέντε μέτρων και διαμέτρου περίπου ενός μέτρου, το οποίο θα τοποθετηθεί κατά μήκος του κυκλικού επιταχυντή LHC, 480 μέτρα μετά τον εξαώροφο ανιχνευτή ATLAS, όπου (το 2012) ανακαλύφθηκε το σωματίδιο του Higgs.
Οι επιστήμονες θεωρούν πιθανή την ύπαρξη «εξωτικών» σωματιδίων της αόρατης σκοτεινής ύλης, τα οποία επιχειρούν να εντοπίσουν θέτοντας σε εφαρμογή το πείραμα FASER (Forward Search Experiment). Στο πλαίσιο του πειράματος προβλέπεται η εγκατάσταση και η χρήση ενός νέου ανιχνευτή που θα αναζητήσει τα «σκοτεινά» σωματίδια στον μεγάλο επιταχυντή LHC του CERN (η λειτουργία του οποίου έχει ανασταλεί προσωρινά λόγω αναβάθμισης).
Οι τέσσερις κύριοι ανιχνευτές του LHC δεν είναι κατάλληλοι για την ανίχνευση των ελαφρών και ασθενώς αλληλεπιδρώντων σωματιδίων που παράγονται παράλληλα με τη γραμμή δέσμης. Μπορούν να ταξιδεύουν εκατοντάδες μέτρα χωρίς να αλληλεπιδρούν με οποιοδήποτε υλικό πριν μετατραπούν σε γνωστά και ανιχνεύσιμα σωματίδια, όπως ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια. Τα εξωτικά αυτά σωματίδια θα ξεφύγουν από τους υφιστάμενους ανιχνευτές κατά μήκος των σημερινών γραμμών δέσμης και θα παραμείνουν ανιχνεύσιμα.
Το FASER θα τοποθετηθεί επομένως κατά μήκος της τροχιάς δέσμης 480 μέτρα μετά από το σημείο αλληλεπίδρασης εντός του ATLAS. Αν και τα πρωτόνια στις δέσμες σωματιδίων θα κάμπτονται από τους μαγνήτες γύρω από τον LHC, τα ελαφρά, πολύ ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια θα συνεχίσουν κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής και τα “προϊόντα αποσύνθεσης” τους θα εντοπίζονται από το FASER. Τα πιθανά νέα σωματίδια θα ήταν πολύ ευθυγραμμισμένα με την ακτίνα, χωρίς να αλλάζουν πολύ από την κατεύθυνση τους.
Καθώς οι ακτίνες πρωτονίων θα συγκρούονται στον ανιχνευτή ATLAS, ενδέχεται να δημιουργούν νέα σωματίδια, τα οποία ίσως στη συνέχεια «συλλάβει» το νέο όργανο FASER.
Ο επικεφαλής του πειράματος FASER, Τζόναθαν Φενγκ, καθηγητής φυσικής και αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Ιρβάιν, δήλωσε σχετικά: «Πριν από επτά χρόνια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν το μποζόνιο του Χιγκς στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, ολοκληρώνοντας ένα κεφάλαιο στην αναζήτηση μας για τους θεμέλιους λίθους του σύμπαντος, όμως τώρα αναζητούμε νέα σωματίδια. Το πρόβλημα της σκοτεινής ύλης δείχνει ότι δεν ξέρουμε από τι αποτελείται το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος, συνεπώς είμαστε βέβαιοι ότι υπάρχουν νέα σωματίδια εκεί έξω».
Για την υλοποίηση του πενταετούς προγράμματος FASER, μιας πρωτοβουλίας φυσικών του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Ιρβάιν, θα συνεργασθούν 30 έως 40 επιστήμονες από διάφορες χώρες του κόσμου.
Η λειτουργία του FASER αναμένεται να ξεκινήσει το 2021 και η πρώτη του φάση να διαρκέσει έως το 2023. Όταν ο μεγάλος επιταχυντής LHC και το τεραστίων διαστάσεων τούνελ του, μήκους 27 χιλιομέτρων, κλείσουν ξανά ενόψει αναβάθμισης, την περίοδο 2024-26, θα αναβαθμισθεί τότε και το όργανο FASER, προκειμένου να μεγαλώσει και να αποκτήσει μεγαλύτερη ευαισθησία (για την ανίχνευση σωματιδίων).
ΑΠΕ Πηγή
