Международная команда ученых продолжает поиски новой физики

Темная материя, которая, как считается, составляет почти четверть материи во вселенной, озадачивала физиков на протяжении десятилетий. Они постоянно ищут что-то удивительное в экспериментах — результаты, которые отличаются от стандартной модели, определяющей элементарную физику.

Неудивительно, что научное сообщество загудело, когда эксперимент в ЦЕРН, известный как ATLAS, обнаружил небольшое отклонение в эксперименте в июле 2018 года. Исследователи подумали, что они, возможно, наконец обнаружили доказательства новой физики, которая может быть признаком частиц темной материи. Но недавнее улучшение измерения с помощью коллаборации CMS привело к результатам, которые почти соответствуют ожиданиям стандартной модели. Результаты были опубликованы в январском номере CERN Courier.

«Мы хотели получить более точный результат, чем дал ATLAS, поэтому мы улучшили способ восстановления величин с помощью лучшего алгоритма коррекции, и наши результаты показывают, что на самом деле отклонений не было», — сказал Андреас Юнг, доцент физики и астрономии в Университете Пердью. «Это не означает, что здесь не происходит ничего интересного, это просто означает, что у нас нет данных, чтобы доказать это прямо сейчас».

Стандартная модель объясняет, как взаимодействуют основные строительные блоки материи. Она объясняет химические реакции, радиоактивные распады, электродинамику и многое другое, но не гравитацию или темную материю. Это лучшее описание субатомного мира, но оно не рассказывает всей истории.

Физики ищут то, что еще не включено в стандартную модель или что-то, что может ей противоречить. В этих экспериментах они в основном используют ускорители частиц, в шутку называемые некоторыми «атомными дробителями».

Компактный мюонный соленоид (Compact Muon Solenoid, CMS) — один из четырех детекторов самого большого и мощного в мире ускорителя частиц, Большого адронного коллайдера. Коллайдер использует электромагнитные поля, чтобы продвигать заряженные частицы к релятивистским скоростям и высоким энергиям, держит их в пучках и заставляет их врезаться друг в друга. Процесс остается довольно стабильным на протяжении всего процесса сбора данных CMS, но то, как информация от детектора анализируется и обрабатывается, постоянно изменяется.

«Детектор имеет дефекты, неэффективность и недостающее покрытие. Все это необходимо учитывать, и процесс для этого называется развертыванием или исправлением данных», — сказал Юнг. «Мы разработали усовершенствование этого метода развертывания, которое обеспечивает результат, менее чувствительный к модели ввода».

По мере совершенствования методов интерпретации данных сам коллайдер отнимает некоторое время на экспериментах по реконструкции. В то время как физики, инженеры и техники работают над тем, чтобы сделать машину более прочной и эффективной, ученые изучат невероятное количество нетронутых данных, собранных до сих пор. Несмотря на то, что Юнг не видит каких-либо сильных отклонений от стандартной модели, как мы ее знаем, он полон надежд.

«Некоторые считают, что есть посредник, который «разговаривает» с частицами темной материи. Если это так, и он связан с Хиггсом, мы могли бы увидеть его в физике высших кварков», — сказал он. «Мы рассмотрели только часть данных, которые мы собрали до сих пор. Там может быть что-то еще».

CMS Collaboration объединяет членов сообщества физиков элементарных частиц со всего мира в стремлении улучшить знания человечества об основных законах нашей Вселенной. В CMS работают более 4000 физиков, инженеров, компьютерщиков, техников и студентов, работающих в области частиц, из примерно 200 институтов и университетов из более чем 40 стран мира.