Internationalt team af fysikere fortsætter søgen efter ny fysik

Mørkt stof, der menes at tegne sig for næsten en fjerdedel af materien i universet (men mangler endnu at blive observeret), har forvirret fysikere i årtier. De leder konstant efter noget overraskende at vise sig i eksperimenter - resultater, der afviger fra standardmodellen, der definerer elementær fysik.

Det er ikke underligt, at det videnskabelige samfund var i vildrede, da et eksperiment på CERN, kendt som ATLAS, opdagede en lille afvigelse i et eksperiment i juli 2018. Forskere troede, at de endelig kunne have afdækket tegn på ny fysik, hvilket kunne være et tegn på mørke stofpartikler. Men en nylig forbedring af målingen ved hjælp af CMS -samarbejdet gav resultater, der næsten er i overensstemmelse med standardmodellens forventninger. Resultaterne blev offentliggjort i januar -udgaven af CERN Courier .

"Vi ønskede at producere et mere præcist resultat, end ATLAS havde, så vi forbedrede den måde, vi rekonstruerer mængder på ved hjælp af en bedre korrektionsalgoritme, og vores resultater indikerer, at der måske ikke rent faktisk var en afvigelse der, "sagde Andreas Jung, en adjunkt i fysik og astronomi ved Purdue University. "Det betyder ikke, at der ikke sker noget interessant her, det betyder bare, at vi ikke har data til at bevise det lige nu. "

Standardmodellen forklarer, hvordan de grundlæggende byggesten i stof interagerer. Det forklarer kemiske reaktioner, radioaktive henfald, elektrodynamik og mere - men ikke tyngdekraften eller mørkt stof. Det er den bedste beskrivelse af den subatomære verden, men det fortæller ikke hele historien.

Det er det, der endnu ikke skal inkluderes i standardmodellen, eller noget, der kan modsige det, som fysikere leder efter. De bruger primært partikelacceleratorer, legende omtalt som "atom smashers" af nogle, i disse forsøg.

Compact Muon Solenoid (CMS) er en af ​​fire detektorer ved verdens største og mest kraftfulde partikelaccelerator, den store Hadron Collider. Kollideren bruger elektromagnetiske felter til at drive ladede partikler til relativistiske hastigheder og høje energier, indeholder dem i bjælker og sender dem smadre ind i hinanden. Processen forbliver nogenlunde stabil i hele CMS-dataindsamlingsprocessen, men hvordan informationen fra detektoren analyseres og behandles bliver konstant tweaket.

"Detektoren har huller, ineffektivitet og manglende dækning. Alt dette skal redegøres for, og processen til det kaldes dataudfoldelse eller datakorrektion, "Jung sagde." Vi udviklede en forbedring af denne udfoldelsesmetode, der giver et resultat, der er mindre følsomt for inputmodellen. "

Efterhånden som metoderne til fortolkning af data forbedres, selve kollideren holder lidt fri fra forsøg på renoveringer. Mens fysikere, ingeniører og teknikere arbejder på at gøre maskinen stærkere og mere effektiv, forskere vil sile den utrolige mængde uberørte data indsamlet hidtil. På trods af at vi ikke ser nogen stærke afvigelser fra standardmodellen, som vi kender den, Jung forbliver håbefuld.

"Nogle mener, at der er en mægler, der taler til partikler af mørkt stof. Hvis det er tilfældet, og det kobler til Higgs, vi kan muligvis se det i topkvarkfysik, "sagde han." Vi har kun set på en brøkdel af de data, vi har indsamlet hidtil. Der kan stadig være noget der. "

Matthew Jones, lektor i fysik og astronomi i Purdue, er også medlem af CMS Collaboration, som samler medlemmer af partikelfysikens samfund fra hele verden i en søgen efter at fremme menneskehedens viden om de helt grundlæggende love i vores univers. CMS har over 4, 000 partikelfysikere, ingeniører, dataloger, teknikere og studerende fra omkring 200 institutter og universiteter fra mere end 40 lande.