Najnovšia štúdia antihmoty kolaboráciou ALICE pomôže pri hľadaní tmavej hmoty

Štúdium ľahkých antijadier (od ich vytvorenia po ich anihiláciu) podporí nepriame hľadania tmavej hmoty v budúcnosti.

Táto správa je súčasťou série týkajúcej sa konferencie 2020 Large Hadron Collider Physics, ktorá sa koná od 25. do 30. mája 2020. Táto konferencia, ktorá sa pôvodne plánovala v Paríži, prebieha úplne online kvôli pandémii COVID-19.

Kolaborácia ALICE priniesla nové výsledky o produkcii antideuterónov na základe experimentálnych dát zozbieraných pri doteraz najvyššej energii zrážok na Veľkom hadrónovom urýchľovači. Antideuterón sa skladá z antiprotónu a antineutrónu. Tieto nové merania sú dôležité, pretože prítomnosť antideuterónov vo vesmíre je sľubným nepriamym signálom kandidátov na tmavú hmotu. Výsledky znamenajú krok vpred pri hľadaní tmavej hmoty.

Astrofyzikálne a kozmologické výsledky poukazujú na to, že tmavá hmota je dominantnou formou hmoty vo vesmíre a predstavuje približne 85% všetkej hmoty. Povaha tmavej hmoty zostáva veľkou záhadou a odhalenie jej tajomstiev by otvorilo nové dvere pre fyziku.

 

Detekcia antideuterónov vo vesmíre by mohla byť nepriamym znakom tmavej hmoty, pretože by mohli byť produkované počas anihilácie alebo rozpadu tzv. neutralín alebo tzv. sneutrín, ktoré sú hypotetickými časticami tmavej hmoty.

Rozličné experimenty, vrátane detektora AMS na Medzinárodnej vesmírnej stanici, hľadajú antideuteróny vo vesmíre. Avšak pred vyvodením záveru o existencii tmavej hmoty z detekcie týchto jadier musia vedci vysvetliť rýchlosť ich produkcie z iných zdrojov (konkrétne v zrážkach medzi kozmickými lúčmi a jadrami v medzihviezdnom priestore), ako aj rýchlosť ich anihilácie spôsobenej stretnutím s hmotou na ich ceste. Aby bolo možné tvrdiť, že detegovaný antideuterón súvisí s prítomnosťou tmavej hmoty, je potrebné dobre pochopiť rýchlosť produkcie aj anihilácie.

Zrážkami protónov na LHC vedci z ALICE napodobnili produkciu antideuterónu v zrážkach kozmického žiarenia a mohli tak zmerať rýchlosť produkcie spojenú s týmto javom. Tieto merania poskytujú základ pre modelovanie procesov produkcie antideuterónu vo vesmíre. Porovnaním množstva detegovaných antideuterónov s množstvom deuterónov, ich náprotivkov z hmoty (ktoré neanihilujú v detektore), dokázali po prvýkrát určiť pravdepodobnosť anihilácie nízkoenergetických antideuterónov.

 

Tieto merania pomôžu pri budúcich štúdiách antideuterónov v blízkosti Zeme, keď vďaka nim budú môcť fyzici určiť, či sú deuteróny známkami prítomnosti častíc tmavej hmoty, alebo či sú naopak prejavmi známych javov.

V budúcnosti by sa tieto typy štúdií v experimente ALICE mohli rozšíriť na ťažšie antijadrá. „LHC a ALICE predstavujú jedinečné zariadenie na štúdium jadier antihmoty,“ povedal hovorca ALICE Luciano Musa. "Tento výskum bude aj naďalej poskytovať zásadné informácie pre interpretáciu budúcich astrofyzikálnych štúdií zameraných na vyhľadávanie tmavej hmoty."

 

Obrázok: https://cds.cern.ch/record/2653650?ln=en#1

 

Pohľad na podzemný detektor ALICE

 

 

 

Ďalšie čítanie:

 

Meranie nízkoenergetického antideuterónového nepružného účinného prierezu

 

https://arxiv.org/pdf/2005.11122.pdf

 

Produkcia (Anti-)deuterónu v zrážkach pp pri √ s = 13 TeV:

 

https://arxiv.org/pdf/2003.03184.pdf

 

 

 

 

Späť