Cercetătorii de la CERN caută misterioase particule „fantomă”. Ce sunt acestea și de ce sunt importante pentru a înțelege Universul

Unii fizicieni suspectează de mult că misterioasele particule „fantomă” din lumea înconjurătoare ne-ar putea să înțelegem în mod semnificativ adevărata natură a Universului.

Acum, oamenii de știință cred că au găsit o modalitate de a dovedi dacă acestea există sau nu. CERN, Centrul European de Cercetare în Domeniul Particulelor, a aprobat un experiment conceput pentru a găsi dovezi ale existenței acestor particule, scrie BBC.

Noul instrument va fi de o mie de ori mai sensibil la astfel de particule decât dispozitivele anterioare și va lovi particulele într-o suprafață dură pentru a le detecta, în loc să le ciocnească între ele, așa cum se întâmplă în principalul dispozitiv al CERN, Marele Accelerator de Hadroni (LHC).

Dar ce sunt aceste particule fantomă și de ce este necesar o nouă abordare pentru a le detecta?

Teoria actuală a fizicii particulelor se numește Modelul Standard și afirmă că totul în Univers este alcătuit dintr-o familie de 17 particule - cele bine cunoscute, cum ar fi electronul și bosonul Higgs, precum și cele mai puțin cunoscute precum quark, tau neutrino și gluon.

Unele sunt amestecate în diferite combinații pentru a forma particulele mai mari, dar totuși incredibil de mici, care alcătuiesc lumea din jurul nostru, precum și stelele și galaxiile pe care le vedem în spațiu, în timp ce altele sunt implicate în forțele naturii.

Dar există o problemă: astronomii au observat lucruri în cer - modul în care se mișcă galaxiile, de exemplu - care sugerează puternic că tot ceea ce putem observa reprezintă doar cinci procente din Univers.

Restul Universului ar putea fi alcătuit din particulele „fantomă” sau „ascunse”. Se crede că acestea sunt particule fantomă aproape identice cu cele 17 ale Modelului Standard. Dacă există, sunt extrem de dificil de detectat pentru că interacționează foarte rar cu lumea pe care o cunoaștem.

Ca niște fantome, trec prin tot, fără să poată fi detectate de niciun dispozitiv terestru.

Dar teoria este că particulele fantomă se pot dezintegra în particule ale Modelului Standard, iar acestea pot fi captate de detectoare.

Așa că, în loc să ciocnească particulele între ele, așa cum fac majoritatea experimentelor actuale, Căutarea Particulelor Ascunse (SHiP) le va lovi într-un bloc mare de material.

Acest lucru înseamnă că toate particulele sunt sfărâmate în bucăți mai mici.

Viitorul Accelerator Circular va fi disponibil după 2040

Proiectul SHiP este condus de profesorul Andrey Golutvin de la Imperial College London, care a declarat că experimentul „marchează o nouă eră în căutarea particulelor ascunse”. „SHiP are posibilitatea unică de a rezolva mai multe dintre problemele majore ale fizicii particulelor, și avem perspectiva de a descoperi particule care nu au fost văzute niciodată înainte”, a spus el.

Căutarea particulelor fantomă necesită echipamente special adaptate. Cu experimentele normale, folosind Marele Accelerator de Hadroni, de exemplu, noile particule pot fi detectate până la un metru de la coliziune. Dar particulele fantomă pot rămâne invizibile și pot călători câțiva zeci sau chiar sute de metri înainte să se dezintegreze și să se dezvăluie.

Deci, detectoarele SHiP sunt plasate mult mai departe.

Proiectul SHiP va fi construit în cadrul facilităților existente ale CERN-ului, conform fizicienei Claudia Ahdida. „Vom folosi o cavernă și infrastructură existentă și părți pe care vom încerca să le reutilizăm cât mai mult posibil, și ceea ce vom avea este o facilitare care ne va ajuta să căutăm acest sector ascuns, care nu a mai fost văzut înainte”, a spus ea.

SHiP va funcționa alături de toate celelalte experimente de la CERN, cel mai mare dintre ele fiind Marele Accelerator de Hadroni, care a căutat cele 95 de procente lipsă din Univers de când a fost finalizat în 2008, la un cost de 3,75 miliarde de lire sterline.

Până acum, acceleratorul nu a găsit nicio particulă non-Model Standard, iar planul este de a construi o mașină de trei ori mai mare și mult mai puternică.

Viitorul Accelerator Circular are un cost inițial estimat la 12 miliarde de lire sterline. Data estimată de start a acestuia este undeva la mijlocul anilor 2040, deși nu va fi la potențialul său complet pentru vânătoarea de particule noi până în 2070.

În comparație, experimentul SHiP este programat să înceapă căutarea de noi particule în 2030 și va fi de aproximativ o sută de ori mai ieftin, în jur de 100 de milioane de lire sterline.

Dar cercetătorii spun că toate abordările sunt necesare pentru a explora toate opțiunile posibile pentru a găsi particulele care, spun ei, ar conduce la una dintre cele mai mari descoperiri în fizică de până acum.