Peneliti CERN mengoperasikan Large Hadron Collider dalam pencarian materi gelap

Meskipun sebagian besar ilmuwan percaya bahwa materi gelap itu nyata, tidak satu pun dari mereka yang bisa melihatnya atau mengada-ada. Pengumpulan data dan peningkatan daya yang dilakukan pada penghancur partikel, yang disebut Large Hadron Collider, dapat memberi peneliti salah satu peluang terbaik mereka untuk memvisualisasikan dan memahami materi.

“Jika kita dapat mengetahui sifat-sifat materi gelap, kita mempelajari terbuat dari apa galaksi kita,” kata Joshua Ruderman, profesor fisika di Universitas New York. “Ini akan menjadi transformatif.”

Pencarian ilmuwan untuk Higgs boson menghasilkan partikel subatomik baru

Materi gelap telah memesona fisikawan selama beberapa dekade. Secara luas diyakini sebagai bagian penting dari alam semesta, dan mengetahui lebih banyak tentangnya dapat memberikan petunjuk tentang bagaimana alam semesta terbentuk.

Semua bintang, planet dan galaksi di alam semesta hanya mewakili 5% dari materi alam semesta, Menurut para ilmuwan di CERN. Sekitar 27 persen alam semesta diyakini terdiri dari materi gelap yang tidak menyerap, memantulkan, atau memancarkan cahaya, sehingga sangat sulit untuk dideteksi. Para peneliti mengatakan itu ada karena mereka telah melihat tarikan gravitasinya pada objek – dan melihat bagaimana ia membantu membelokkan cahaya.

Peneliti berharap Large Hadron Collider dapat membantu. LHC dibangun lebih dari satu dekade oleh Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir untuk membantu menjawab pertanyaan luar biasa dalam fisika partikel. Perangkat ini terletak kira-kira 328 kaki di bawah tanah Di terowongan dekat perbatasan Prancis-Swiss dan kota Jenewa. Lingkarnya memanjang sekitar 17 mil.

Di dalam penumbuk, magnet superkonduktor mendingin hingga hampir 456 derajat Fahrenheit – lebih dingin dari ruang angkasa – sementara dua berkas partikel yang mendekati kecepatan cahaya bertabrakan. Dengan menggunakan sensor dan layar canggih, para ilmuwan menganalisis materi dari tabrakan tersebut, yang meniru kondisi yang mirip dengan Big Bang. Memungkinkan mereka untuk belajar tentang Saat-saat pertama alam semesta.

Mesin mulai beroperasi pada September 2008 tetapi dimatikan beberapa kali untuk perbaikan. Selama tiga tahun terakhir, para insinyur telah memutakhirkan collider sehingga dapat mendeteksi lebih banyak data dan beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi. Sekarang akselerator dapat beroperasi pada tingkat energi tertinggi yang pernah ada, 13,6 triliun elektron volt, memungkinkan para ilmuwan untuk melakukan eksperimen yang lebih besar dan lebih kompleks yang dapat menghasilkan wawasan baru tentang fisika partikel.

“Itu peningkatan yang besar,” Dia berkata Mike Lamont, Direktur Akselerator dan Teknologi CERN. Membuka jalan bagi penemuan-penemuan baru.

Higgs boson dan apa artinya bagi teknologi

Di alam semesta awal, partikel tidak memiliki massa, sehingga para ilmuwan telah lama bertanya-tanya bagaimana bintang, planet, dan kehidupan ekstra terbentuk. Pada tahun 1964, fisikawan François Englert, Peter Higgs dan lain-lain berteori bahwa medan gaya memberikan massa partikel ketika mereka bersentuhan, tetapi mereka tidak dapat mendokumentasikan keberadaan entitas.

Penemuan partikel Higgs boson, bagian dari medan gaya diduga, membuat Englert dan Higgs A. Hadiah Nobel dalam Fisika.

Partikel ini telah mengejutkan para ilmuwan dan masyarakat umum. CERN dan Collider menonjol dalam buku dan adaptasi film Dan Brown.malaikat dan iblis. “

Tapi sekarang para peneliti ingin menjawab pertanyaan yang lebih menjengkelkan, terutama yang seputar materi gelap.

Selama empat tahun percobaan Large Hadron Collider, para ilmuwan berharap dapat menemukan bukti materi gelap. Saat mereka menjalankan perangkat, proton akan berputar hampir dengan kecepatan cahaya. Harapannya adalah ketika mereka bertabrakan, kata para peneliti, mereka menciptakan partikel baru yang memiliki sifat serupa dengan materi gelap.

Mereka juga berharap untuk belajar lebih banyak tentang bagaimana perilaku Higgs boson. Pada hari Selasa, tak lama setelah penumbuk mulai mengumpulkan data, para ilmuwan di CERN mengumumkan Mereka telah menemukan tiga partikel “aneh” baru yang dapat memberikan petunjuk tentang bagaimana partikel subatomik berhubungan satu sama lain.

“High Energy Colliders tetap menjadi mikroskop paling kuat yang kami miliki untuk menjelajahi alam dalam skala terkecil dan menemukan hukum dasar yang mengatur alam semesta,” Dia berkata Gian Giudice, Kepala Departemen Teori di CERN.

Di Large Hadron Collider, mengintip masa depan sains

Pencarian CERN untuk mempelajari materi gelap dan menjelaskan asal usul alam semesta telah membuat CERN cemas menunggu hasil eksperimen, kata Ruderman dari New York University. Penelitian sangat menggairahkannya. “Makanya saya bangun pagi,” katanya.

Setelah data mulai keluar dari percobaan, Ruderman akan melihat apakah itu menghasilkan partikel baru. Bahkan jika itu terjadi, akan segera sulit untuk mengetahui apakah itu materi gelap atau bukan.

Pertama, mereka perlu menilai apakah partikel tersebut memancarkan cahaya atau tidak. Jika demikian, ini mengurangi kemungkinan itu menjadi materi gelap. Kedua, partikel harus menunjukkan tanda-tanda berada di sekitar untuk waktu yang lama dan tidak langsung meluruh, karena materi gelap secara teori seharusnya bisa bertahan miliaran tahun. Mereka juga berharap partikel tersebut akan berperilaku serupa dengan teori materi gelap saat ini.

Butuh waktu lebih dari empat tahun, kata Rodman, untuk membuat penemuan ini.

Jika ilmuwan CERN tidak menemukan materi gelap dalam empat tahun ke depan, mereka akan memiliki lebih banyak promosi dalam pekerjaan. Pembaruan kemungkinan akan memakan waktu tiga tahun setelah penutupan saat ini, meninggalkan pengumpulan data dan uji coba putaran keempat dimulai pada tahun 2029.

Seperti yang direncanakan, eksperimen tersebut dapat menangkap data 10 kali lebih banyak dari eksperimen sebelumnya, menurut CERNSitus web untuk. Namun mengungkap rahasia alam semesta tidaklah mudah.

“Ini sulit, dan sesuatu yang membutuhkan eksplorasi seumur hidup,” kata Ruderman.