Naučnici tragaju za tajanstvenim česticama duhova

Neki fizičari već dugo sumnjaju da bi misteriozne čestice duhova u svijetu oko nas mogle uvelike unaprijediti naše razumijevanje prave prirode Svemira. Sada misle da su pronašli način da dokažu postoje li ili ne.

Evropski centar za istraživanje čestica, Cern, odobrio je eksperiment osmišljen kako bi se pronašli dokazi. Novi instrument bit će hiljadu puta osjetljiviji na takve čestice od prethodnih uređaja.

Razbijat će čestice o tvrdu površinu kako bi ih otkrio umjesto jedne o druge kao Cernov glavni uređaj Large Hadron Collider (LHC).

Pa što su te sablasne čestice i zašto je bio potreban novi pristup za njihovo otkrivanje?

Trenutna teorija fizike čestica naziva se standardni model. Prema toj teoriji sve u Svemiru se sastoji od porodice 17 čestica - dobro poznatih kao što su elektron i Higgsov bozon - kao i manje poznatog, ali prekrasno nazvanog šarm kvarka, tau neutrina i gluona.

Neki su pomiješani u različitim kombinacijama kako bi sastavili veće, ali još uvijek nevjerojatno male čestice koje čine svijet oko nas, kao i zvijezde i galaksije koje vidimo u svemiru, dok su drugi uključeni u sile prirode.

Ali postoji problem: astronomi su primijetili stvari na nebu - način na koji se galaksije kreću, na primjer - koje snažno sugeriraju da sve što možemo promatrati čini samo pet posto Svemira.

Neki, ili čak sav ostatak svemira, mogli bi se sastojati od 'duhova' ili 'skrivenih' čestica. Smatra se da se radi o fantomskim dvojnicima 17 čestica Standardnog modela.

Ako i postoje, teško ih je otkriti jer vrlo rijetko dolaze u interakciju sa svijetom koji poznajemo. Poput duhova, prolaze ravno kroz sve i ne može ih otkriti nijedan zemaljski uređaj. Ali teorija je da se ove čestice mogu, vrlo rijetko, raspasti u čestice standardnog modela, a njih detektori mogu registrovati. Novi instrument povećava šanse za otkrivanje tih dezintegracija uveliko povećavajući broj sudara.

Umjesto da se čestice međusobno sudaraju, što većina trenutačnih eksperimenata čini, potraga za skrivenim česticama (SHiP) razbit će ih u veliki blok materijala. To znači da su sve čestice razbijene u manje komadiće - a ne neke od njih.  Glavni „istjerivač duhova“ projekta, profesor Andrey Golutvin s Imperial Collegea u Londonu rekao je da eksperiment "označava novu eru u potrazi za skrivenim česticama".

"SHiP ima jedinstvenu mogućnost da riješi nekoliko glavnih problema fizike čestica, a mi imamo izglede da otkrijemo čestice koje nikad prije nisu viđene", rekao je.

Lov na čestice duhova zahtijeva posebno prilagođenu opremu. S normalnim eksperimentima, korištenjem Large Hadron Collider, na primjer, nove čestice mogu se detektirati do jednog metra od sudara. Ali čestice duhova mogu ostati nevidljive i putovati nekoliko desetaka ili čak stotina metara prije nego što se raspadnu i otkriju. Tako su SHiP-ovi detektori postavljeni puno dalje.

Profesor Mitesh Patel s Imperial Collegea opisao je novi pristup kao "genijalan".

"Ono što me stvarno privlači u eksperimentu je to što su nam te čestice tačno pred nosom, ali ih nikada nismo mogli vidjeti zbog načina na koji međusobno djeluju, odnosno načina na koji ne djeluju. "Mi smo istraživači i vjerujemo da možemo vidjeti nešto zanimljivo na ovom novom terenu. Dakle, moramo pogledati."

SHiP će se graditi unutar postojećih postrojenja u Cernu, kaže dr. Claudii Ahdidi, fizičarka u Cernu. Iskoristit ćemo postojeću pećinu i infrastrukturu te dijelove koje ćemo pokušati ponovno upotrijebiti što je više moguće, a ono što ćemo imati je objekt koji će nam pomoći u potrazi za ovim skrivenim sektorom, kakav dosad nije viđen ," rekla je.

SHiP će se izvoditi zajedno sa svim ostalim Cernovim eksperimentima, od kojih je najveći Large Hadron Collider, koji je u potrazi za nestalih 95% Svemira otkako je dovršen 2008. godine po cijeni od 3,75 milijardi funti. Do sada nije pronašao nijednu česticu nestandardnog modela, pa je plan izgraditi stroj koji je tri puta veći i mnogo snažniji.

Procijenjeni početni trošak budućeg kružnog sudarača iznosi 12 milijardi funti. Njegov planirani datum početka je negdje sredinom 2040-ih, iako svoj puni potencijal za lov na čestice neće postići do 2070. godine.

Nasuprot tome, pokus SHiP trebao bi započeti potragu za novim česticama 2030. i bit će oko sto puta jeftiniji s oko 100 miliona funti. Ali istraživači kažu da su potrebni svi pristupi kako bi se istražile sve moguće opcije i kako bi se pronašle čestice za koje kažu da bi dovele do jednog od najvećih otkrića u fizici svih vremena.