من بيان صحفي من جامعة إمبريال كوليدج لندن:
يقول الفيزيائيون أنهم أقرب من أي وقت مضى إلى العثور على مصدر المادة المظلمة الغامضة للكون ، بعد عام من البحث أفضل من المتوقع في كاشف الجسيمات اللولبي المعزول (CMS) ، وهو جزء من مصادم الهادرون الكبير (LHC) في CERN في جنيف .
أجرى العلماء الآن أول سلسلة كاملة من التجارب التي تحطم البروتونات معًا بسرعة الضوء تقريبًا. عندما تصطدم هذه الجسيمات دون الذرية في قلب كاشف CMS ، تكون الطاقات والكثافات الناتجة مماثلة لتلك التي كانت موجودة في الغرسات الأولى للكون ، مباشرة بعد الانفجار الكبير قبل حوالي 13.7 مليار سنة. يمكن أن تؤدي الظروف الفريدة التي خلقتها هذه التصادمات إلى إنتاج جزيئات جديدة كانت موجودة في تلك المراحل المبكرة واختفت منذ ذلك الحين.
يقول الباحثون إنهم في طريقهم إلى القدرة على تأكيد أو استبعاد إحدى النظريات الأولية التي يمكن أن تحل العديد من الأسئلة العالقة في فيزياء الجسيمات ، والمعروفة باسم التناظر الفائق (SUSY). يأمل الكثيرون في أنه يمكن أن يكون امتدادًا صالحًا للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، الذي يصف تفاعلات الجسيمات دون الذرية المعروفة بدقة مذهلة ولكنه يفشل في دمج النسبية العامة والمادة المظلمة والطاقة المظلمة.
المادة المظلمة هي مادة غير مرئية لا يمكننا اكتشافها مباشرة ولكن يُستدل على وجودها من دوران المجرات. يعتقد الفيزيائيون أنهم يشكلون حوالي ربع كتلة الكون بينما تشكل المادة العادية والمرئية حوالي 5 ٪ فقط من كتلة الكون. تكوينه لغزا ، مما يؤدي إلى احتمالات مثيرة للفيزياء غير المكتشفة حتى الآن.
قال البروفيسور جيف هول من قسم الفيزياء في إمبريال كوليدج لندن ، الذي يعمل على تجربة CMS ، "لقد خطونا خطوة مهمة إلى الأمام في البحث عن المادة المظلمة ، على الرغم من عدم اكتشاف أي شيء حتى الآن. جاءت هذه النتائج أسرع مما توقعنا لأن LHC و CMS كانا يعملان بشكل أفضل في العام الماضي مما تجرأنا على الأمل ، ونحن الآن متفائلون جدًا بشأن احتمالات تثبيت التناظر الفائق في السنوات القليلة المقبلة. "
تتجلى الطاقة المنبعثة في تصادمات البروتون-بروتون في CMS نفسها كجسيمات تطير بعيدًا في جميع الاتجاهات. تنتج معظم التصادمات جزيئات معروفة ، ولكن في حالات نادرة ، قد يتم إنتاج جسيمات جديدة ، بما في ذلك تلك التي تنبأت بها SUSY - المعروفة باسم الجسيمات فائقة التناظر ، أو "الجسيمات". أفتح فاصل هو مرشح طبيعي للمادة المظلمة لأنه مستقر و CMS "سيرى" هذه الأشياء فقط من خلال عدم وجود إشارة في الكاشف ، مما يؤدي إلى اختلال توازن الطاقة والزخم.
من أجل البحث عن الجسيمات ، تبحث CMS عن التصادمات التي تنتج اثنين أو أكثر من "النفثات" عالية الطاقة (مجموعات من الجسيمات تسير في نفس الاتجاه تقريبًا) وطاقة مفقودة كبيرة.
قال الدكتور أوليفر بوخميلر ، من قسم الفيزياء في إمبريال كوليدج لندن ، ولكن من مقره في سيرن ، "نحن بحاجة إلى فهم جيد للتصادمات العادية حتى نتمكن من التعرف على الاصطدامات غير العادية عند حدوثها. مثل هذه التصادمات نادرة ولكن يمكن أن تنتجها الفيزياء المعروفة. فحصنا حوالي 3 تريليون تصادم بروتون بروتون ووجدنا 13 تصادمًا يشبه SUSY ، حول العدد الذي توقعناه. على الرغم من عدم العثور على أدلة على الجسيمات ، إلا أن هذا القياس يضيق منطقة البحث عن المادة المظلمة بشكل كبير ".
يتطلع الفيزيائيون الآن إلى تشغيل 2011 من LHC و CMS ، والذي من المتوقع أن يقدم بيانات يمكن أن تؤكد التناظر الفائق كشرح للمادة المظلمة.
تجربة CMS هي واحدة من تجربتين للأغراض العامة مصممة لجمع البيانات من LHC ، إلى جانب ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). لعبت مجموعة Imperial High Physics Physics Group دورًا كبيرًا في تصميم وبناء CMS ، ويعمل العديد من الأعضاء الآن على مهمة البحث عن جسيمات جديدة ، بما في ذلك جسيم Higgs boson بعيد المنال (إن وجد) ، وحل بعض أسرار الطبيعة ، مثل مصدر الكتلة ، لماذا لا يوجد مادة مضادة في كوننا وما إذا كان هناك أكثر من ثلاثة أبعاد مكانية.
