CERN-Forscher betreiben den Large Hadron Collider auf der Suche nach Dunkler Materie

Obwohl Wissenschaftler weitgehend glauben, dass Dunkle Materie real ist, konnte keiner von ihnen sie sehen oder erschaffen. Datenerfassung und Leistungsverbesserungen am Partikelzertrümmerer namens Large Hadron Collider könnten Forschern eine ihrer besten Möglichkeiten bieten, Materie zu visualisieren und zu verstehen.

„Wenn wir die Eigenschaften der Dunklen Materie herausfinden können, erfahren wir, woraus unsere Galaxie besteht“, sagte Joshua Ruderman, außerordentlicher Professor für Physik an der New York University. „Es wird transformativ sein.“

Die Suche der Wissenschaftler nach dem Higgs-Boson führt zu einem neuen subatomaren Teilchen

Dunkle Materie fasziniert Physiker seit Jahrzehnten. Es wird allgemein angenommen, dass es einen wichtigen Teil des Universums darstellt, und mehr darüber zu wissen, kann Hinweise darauf geben, wie das Universum entstanden ist.

Alle Sterne, Planeten und Galaxien im Universum machen nur 5 % der Materie des Universums aus, Laut Wissenschaftlern im CERN. Es wird angenommen, dass ungefähr 27 Prozent des Universums aus dunkler Materie bestehen, die kein Licht absorbiert, reflektiert oder emittiert, was es extrem schwierig macht, es zu entdecken. Forscher sagen, dass es da ist, weil sie seine Anziehungskraft auf Objekte gesehen haben – und gesehen haben, wie es hilft, Licht zu beugen.

Forscher hoffen, dass der Large Hadron Collider helfen kann. Der LHC wurde über ein Jahrzehnt von der Europäischen Organisation für Kernforschung gebaut, um bei der Beantwortung offener Fragen in der Teilchenphysik zu helfen. Das Gerät befindet sich ca 328 Fuß unter der Erde In einem Tunnel nahe der französisch-schweizerischen Grenze und der Stadt Genf. Sein Umfang erstreckt sich über etwa 17 Meilen.

Innerhalb des Colliders kühlen supraleitende Magnete auf fast 456 Grad Fahrenheit ab – kälter als der Weltraum – während zwei Teilchenstrahlen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit kollidieren. Mit hochentwickelten Sensoren und Bildschirmen analysieren Wissenschaftler das Material dieser Kollisionen, die ähnliche Bedingungen wie beim Urknall nachbilden. Ermöglicht ihnen, etwas darüber zu lernen Die ersten Momente des Universums.

Die Maschine wurde im September 2008 in Betrieb genommen, wurde jedoch mehrmals wegen Verbesserungen abgeschaltet. In den letzten drei Jahren haben Ingenieure den Collider so aufgerüstet, dass er mehr Daten erfassen und mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten kann. Jetzt kann der Beschleuniger mit 13,6 Billionen Elektronenvolt auf dem höchsten Energieniveau aller Zeiten betrieben werden, was es Wissenschaftlern ermöglicht, größere und komplexere Experimente durchzuführen, die neue Einblicke in die Teilchenphysik liefern könnten.

„Das ist eine große Steigerung“ Er sagte Mike Lamont, CERN-Direktor für Beschleuniger und Technologie. Den Weg für neue Entdeckungen ebnen.

Higgs-Boson und was das für die Technik bedeutet

Im frühen Universum hatten Teilchen keine Masse, daher haben sich Wissenschaftler lange gefragt, wie sich Sterne, Planeten und zusätzliches Leben bilden. 1964 stellten die Physiker François Englert, Peter Higgs und andere die Theorie auf, dass ein Kraftfeld Partikeln Masse verleiht, wenn sie in Kontakt kommen, aber sie konnten die Existenz der Entität nicht dokumentieren.

Die Entdeckung des Higgs-Boson-Teilchens, Teil des mutmaßlichen Kraftfeldes, brachte Englert und Higgs A. Nobelpreis für Physik.

Dieses Teilchen hat Wissenschaftler und die breite Öffentlichkeit gleichermaßen in Erstaunen versetzt. CERN und der Collider spielen in Dan Browns Buch- und Filmadaption eine herausragende Rolle.Engel und Dämonen. „

Aber jetzt wollen die Forscher noch mehr irritierende Fragen beantworten, insbesondere solche zur Dunklen Materie.

Während des vierjährigen Large Hadron Collider-Experiments hoffen Wissenschaftler, Hinweise auf dunkle Materie zu finden. Während sie das Gerät betreiben, drehen sich die Protonen fast mit Lichtgeschwindigkeit. Die Hoffnung ist, dass sie, wenn sie kollidieren, neue Teilchen erzeugen, die ähnliche Eigenschaften wie dunkle Materie haben, sagten die Forscher.

Sie hoffen auch, mehr darüber zu erfahren, wie sich das Higgs-Boson verhält. Am Dienstag, kurz nachdem der Collider mit der Datensammlung begonnen hatte, stellten Wissenschaftler des CERN fest bekannt geben Sie haben drei neue „seltsame“ Teilchen entdeckt, die Hinweise darauf geben könnten, wie subatomare Teilchen zueinander in Beziehung stehen.

„Hochenergetische Kollisionen bleiben das leistungsstärkste Mikroskop, das uns zur Verfügung steht, um die Natur im kleinsten Maßstab zu erforschen und die grundlegenden Gesetze zu entdecken, die das Universum regieren“, Er sagte Gian Giudice, Leiter der Theorieabteilung am CERN.

Am Large Hadron Collider ein Blick in die Zukunft der Wissenschaft

Das Streben des CERN, etwas über dunkle Materie zu erfahren und die Ursprünge des Universums zu erklären, hat dazu geführt, dass das CERN gespannt auf die Ergebnisse des Experiments wartet, sagte Ruderman von der New York University. Forschung reizt ihn sehr. „Deshalb stehe ich morgens auf“, sagte er.

Sobald die Daten aus dem Experiment kommen, wird Ruderman sehen, ob es neue Teilchen produziert. Selbst wenn dies der Fall wäre, wäre es sofort schwierig zu sagen, ob es dunkle Materie war oder nicht.

Zunächst müssen sie beurteilen, ob das betreffende Teilchen Licht aussendet oder nicht. Wenn dies der Fall ist, verringert dies die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um dunkle Materie handelt. Zweitens sollte das Teilchen Anzeichen einer langen Existenz zeigen und nicht sofort zerfallen, denn dunkle Materie sollte theoretisch Milliarden von Jahren überdauern können. Sie hoffen auch, dass sich das Teilchen ähnlich wie aktuelle Theorien zur Dunklen Materie verhalten wird.

Es könnte mehr als vier Jahre dauern, sagte Rodman, um diese Entdeckung zu machen.

Wenn CERN-Wissenschaftler in den nächsten vier Jahren keine dunkle Materie entdecken, werden sie weitere Beförderungen in Arbeit haben. Die Upgrades werden voraussichtlich drei Jahre nach der aktuellen Abschaltung dauern, sodass die vierte Runde der Datenerfassung und -versuche im Jahr 2029 beginnen soll.

Laut Plan könnte das Experiment zehnmal mehr Daten erfassen als frühere Experimente CERNWebseite für . Aber die Geheimnisse des Universums zu lüften ist nicht einfach.

„Das ist schwierig und etwas, das ein Leben lang erforscht werden kann“, sagte Ruderman.