Aus einer Pressemitteilung des Imperial College London:
Physiker sagen, dass sie nach einem besser als erwarteten Forschungsjahr am Partikeldetektor Compact Muon Solenoid (CMS), der Teil des Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf ist, näher als je zuvor daran sind, die Quelle der mysteriösen dunklen Materie des Universums zu finden .
Die Wissenschaftler haben nun die erste vollständige Reihe von Experimenten durchgeführt, bei denen Protonen fast mit Lichtgeschwindigkeit zusammengeschlagen werden. Wenn diese subatomaren Teilchen im Herzen des CMS-Detektors kollidieren, ähneln die resultierenden Energien und Dichten denen, die in den ersten Augenblicken des Universums unmittelbar nach dem Urknall vor etwa 13,7 Milliarden Jahren vorhanden waren. Die einzigartigen Bedingungen, die durch diese Kollisionen erzeugt werden, können zur Produktion neuer Partikel führen, die in diesen frühen Augenblicken existiert hätten und seitdem verschwunden sind.
Die Forscher sagen, dass sie auf dem besten Weg sind, eine der primären Theorien zu bestätigen oder auszuschließen, die viele der offenen Fragen der Teilchenphysik lösen könnten, die als Supersymmetrie (SUSY) bekannt sind. Viele hoffen, dass dies eine gültige Erweiterung für das Standardmodell der Teilchenphysik sein könnte, das die Wechselwirkungen bekannter subatomarer Teilchen mit erstaunlicher Präzision beschreibt, jedoch die allgemeine Relativitätstheorie, die Dunkle Materie und die Dunkle Energie nicht berücksichtigt.
Dunkle Materie ist eine unsichtbare Substanz, die wir nicht direkt nachweisen können, deren Anwesenheit jedoch aus der Rotation von Galaxien abgeleitet wird. Physiker glauben, dass es ungefähr ein Viertel der Masse des Universums ausmacht, während die gewöhnliche und sichtbare Materie nur ungefähr 5% der Masse des Universums ausmacht. Seine Zusammensetzung ist ein Rätsel, das zu faszinierenden Möglichkeiten der bisher unentdeckten Physik führt.
Professor Geoff Hall vom Institut für Physik am Imperial College London, der am CMS-Experiment arbeitet, sagte: „Wir haben einen wichtigen Schritt auf der Suche nach dunkler Materie gemacht, obwohl noch keine Entdeckung gemacht wurde. Diese Ergebnisse sind schneller als erwartet, da LHC und CMS im vergangenen Jahr besser gelaufen sind, als wir es uns erhofft hatten, und wir sind jetzt sehr optimistisch hinsichtlich der Aussichten, Supersymmetrie in den nächsten Jahren zu fixieren. “
Die Energie, die bei Proton-Proton-Kollisionen im CMS freigesetzt wird, manifestiert sich als Partikel, die in alle Richtungen wegfliegen. Die meisten Kollisionen produzieren bekannte Partikel, aber in seltenen Fällen können neue Partikel erzeugt werden, einschließlich der von SUSY vorhergesagten - sogenannte supersymmetrische Partikel oder „Partikel“. Das hellste Teilchen ist ein natürlicher Kandidat für dunkle Materie, da es stabil ist und CMS diese Objekte nur durch das Fehlen ihres Signals im Detektor „sehen“ würde, was zu einem Ungleichgewicht von Energie und Impuls führen würde.
Um nach Partikeln zu suchen, sucht CMS nach Kollisionen, die zwei oder mehr energiereiche „Jets“ (Partikelbündel, die sich in ungefähr dieselbe Richtung bewegen) und signifikante fehlende Energie erzeugen.
Dr. Oliver Buchmüller, ebenfalls vom Fachbereich Physik am Imperial College London, der jedoch am CERN ansässig ist, sagte: „Wir brauchen ein gutes Verständnis der gewöhnlichen Kollisionen, damit wir die ungewöhnlichen erkennen können, wenn sie auftreten. Solche Kollisionen sind selten, können aber durch bekannte Physik erzeugt werden. Wir untersuchten etwa 3 Billionen Proton-Proton-Kollisionen und fanden 13 "SUSY-ähnliche", ungefähr so viele, wie wir erwartet hatten. Obwohl keine Hinweise auf Partikel gefunden wurden, schränkt diese Messung den Bereich für die Suche nach dunkler Materie erheblich ein. “
Die Physiker freuen sich jetzt auf den Lauf von LHC und CMS im Jahr 2011, der voraussichtlich Daten liefern wird, die Supersymmetrie als Erklärung für dunkle Materie bestätigen könnten.
Das CMS-Experiment ist eines von zwei Allzweckexperimenten, die zusammen mit ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) Daten vom LHC sammeln sollen. Die High Energy Physics Group von Imperial hat eine wichtige Rolle beim Design und der Konstruktion von CMS gespielt. Jetzt arbeiten viele Mitglieder an der Mission, neue Partikel zu finden, einschließlich des schwer fassbaren Higgs-Boson-Partikels (falls vorhanden), und einige der Probleme zu lösen Geheimnisse der Natur, wie zum Beispiel, woher die Masse kommt, warum es in unserem Universum keine Antimaterie gibt und ob es mehr als drei räumliche Dimensionen gibt.
