Astronomia
CERN rozpoczyna polowanie na ciemną materię. Za projektem stoją Polacy

W ośrodku niedawno rozpoczęto eksperymenty grawitacyjne antymaterii, a teraz powstanie kolejny projekt przy Wielkim Zderzaczu Hadronów, za pomocą którego fizycy chcą złapać ciemną materię i poznać jej tajemnice.

Nowe, wielkie przedsięwzięcie o nazwie FASER ma polski akcent, gdyż jednym z jego pomysłodawców jest dr Sebastian Trojanowski z Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ. Instrumentem jest multidetektor przeznaczony do poszukiwania długowiecznych cząstek powstających przy zderzeniach protonów w LHC i mogących świadczyć o pojawieniu się hipotetycznej ciemnej materii. Naukowcy uważają, że mogą one istnieć i można je wykryć, ale trzeba udoskonalić detektor, by wykrywał słabsze oddziaływania z materią.

Jest ona kluczowym elementem budowy Wszechświata. Według najnowszych badań stanowi ona jego aż 27 procent. Trzeba tutaj podkreślić, że jest to materia, która jest dla nas niewidoczna gołym okiem. Natomiast materia atomowa, którą wszyscy widzimy i z niej zbudowane są gwiazdy, planety i my, to zaledwie 5 procent Wszechświata. To pokazuje, jak ważne jest dla nauki i naszej wiedzy o przestrzeni kosmicznej zgłębienie tajemnicy ciemnej materii.

Fizycy uważają, że lekkie cząstki egzotycznej materii mogą podążać wzdłuż osi wiązki zderzających się protonów, przez to nie są rejestrowane. Instrument FASER ma odmienić tę rzeczywistość. Badacze zamierzają ustawić nowy detektor w odległości ok. 500 metrów od punktu zderzeń protonów i spróbować zarejestrować cząstki powstające w procesie rozpadu. Tutaj ważne, by masa cząstek ciemnej materii była większa od łącznej masy lżejszych produktów rozpadu pracy elektron-pozyton.

Plan projektu detektora FASER połączonego z eksperymentem ATLAS. Fot. CERN.

FASER będzie miał kilka metrów długości i składał się z magnesów, scyntylatorów, detektorów śladu i kalorymetru mierzącego energię produktów rozpadu. Według planu, miałby zostać zainstalowany w tunelu serwisowym należącym do detektora ATLAS, który zbiega się w kierunku tunelu LHC. CERN informuje, że w projekt zaangażowane są dwie amerykańskie fundacje, które pokryją wydatki związane z realizacją całego projektu.

W projekt, oprócz Polaka i trójki jego kolegów, zaangażowanych jest 20 innych naukowców ze Szwajcarii, Stanów Zjednoczonych i innych krajów. Teraz FASER czeka na ostateczną akceptację. Prace mają ruszyć podczas najbliższej przerwy w pracach LHC. Jeśli uda się zrealizować zadania zgodnie z planem, to pierwsze eksperymenty rozpoczną się pomiędzy 2021 a 2023 rokiem.

Źródło: GeekWeek.pl/CERN/NCBJ / Fot. CERN