私たちはそれが存在すると信じています。しかし、明確な科学的証拠はまだありません。私たちは暗黒物質について話しています。それは目に見えない網目のように宇宙全体を駆け巡っていると言われています。一見何もないような場所にも出現します。研究者は秘密を解明したいという誘惑に駆られ、想像もしていなかった手段に訴えます。
大型ハドロン衝突型加速器で暗黒物質を探索
暗黒物質とその存在の明確な証拠の探索は、何十年にもわたって研究コミュニティのメンバーを駆り立ててきました。 「これが、私たちが基礎研究を行い、宇宙の最も深い秘密を探求する理由です」と、南アフリカのヨハネスブルグにあるウィットウォータースランド大学物理学科のディーパック・カー教授は説明します。
この目的を達成するために、彼は欧州原子核研究機構を含む国際チームで働いています。「CERN の大型ハドロン衝突型加速器は、これまでに建設された最大の実験であり、ビッグバンのような状態を生み出す粒子衝突を利用して、暗黒物質の証拠を求めて。」
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新しい検索方法を開発
カー氏と元博士課程の学生であるスカニャ・シンハ氏は、最先端の装置を使って暗黒物質を検出する新しい方法を開発することに成功したとサイテックデイリーは報じている。
暗黒物質の探索を扱ったこれまでの研究では、常にいわゆる WIMP (弱く相互作用する大規模論文) を使用してプロジェクトにアプローチしようとしていました。これは特別なクラスの巨大な (主に理論上の) 粒子であり、その特徴は、環境とほとんど相互作用しないか、環境の影響を受けないことです。これらの特性は暗黒物質にも存在するといわれており、それが WIMP がこの不気味な物質への最適なアプローチである可能性がある理由です。しかし、研究者たちはまだこれらの WIMP を検出できていません。
したがって、カーとシンハは最初から別のアプローチをとろうとしました。 「私たちは、暗黒物質粒子が標準モデル粒子のビームの中で実際に生成されるかどうかを自問しました」と教授は説明します。この考え方により、チームは新しい検出器のシグネチャを調査することになりました。彼らの研究成果により、これらは現在、半可視ジェットと呼ばれています。
半可視ジェット機が道を開く可能性がある
WIMP の代わりに半可視ジェットの探索は、研究者を暗黒物質の領域に直接導くはずです。以前の理論では、陽子の高エネルギー衝突中に、クォークとグルーオンへの分解がジェットを介して収集されると述べられていました。
これは、ダーククォークやハドロン（その存在はまだ証明されていない）も衝突中に崩壊する限り、半目に見えるジェットの生成につながる可能性がある。検出器では、この半安全なジェットはエネルギーの欠如によって追跡される可能性があります。
しかし、この考えとは別に、このプロセスが実際に行われるかどうかについて信頼できる情報はありません。最後に、検出器からの結果は、不正確な測定によって引き起こされる可能性もあります。したがって、カーとシンハによる暗黒物質の探索に関する仮定はすべて間違いに基づいている可能性があります。したがって、研究チームはこれまでの研究結果について、慎重ながらも楽観的な見方しかしていない。
シンハ博士は、「私の博士論文には暗黒物質の発見は含まれていませんが、この生成モードの最初のかなり厳密な上限が設定されており、すでにさらなる研究に刺激を与えています。」と述べています。
出典: 「ATLAS の Run 2 データを使用した半可視ジェットの非共鳴生成の探索」(Physical Letters B、2024 年 1 月)、SciTechDaily