Κυριακή, 20 Δεκεμβρίου 2009

To Fermi θα ξεπεράσει τον LHC στην αναζήτηση του μποζονίου Higgs...?


Αποδεικτικά στοιχεία για το μποζόνιο Χιγκς θα μπορούσαμε να βρούμε από το βαθύ διάστημα. Επομένως ένα διαστημικό τηλεσκόπιο θα μπορούσε να υπερνικήσει τον LHC στην αναζήτηση του άπιαστου σωματιδίου.

Ο δορυφόρος Fermi της NASA ξεκίνησε πέρυσι για την ανίχνευση ακτινών-γ. Μία αναμενόμενη πηγή των ακτινών-γ είναι η αμοιβαία εξαΰλωση των σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Αν και η φύση της σκοτεινής ύλης - η οποία αποτελεί περίπου το 90% της ύλης στο σύμπαν - είναι άγνωστη, οι φυσικοί πιστεύουν ότι αποτελείται από weakly interacting massive particles, ή WIMPs.



Τα WIMPs εμφανίζονται σε πολλές θεωρίες. Ο Tim Tait του Πανεπιστημίου της California, Irvine, και οι συνεργάτες του ανέλυσαν WIMPs που εμφανίζονται στα λεγόμενα Randall-Sundrum μοντέλα του χωροχρόνου. Τα μοντέλα αυτά προτείνουν μια τέταρτη διάσταση στο χώρο που είναι τόσο μικρή ώστε να μην είναι ανιχνεύσιμη. Η βαρύτητα διαφεύγει σε αυτήν την επιπλέον διάσταση, και έτσι εξηγείται γιατί είναι τάξεις μεγέθους ασθενέστερη από τις άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης.

Τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης σε τέτοια μοντέλα μπορούν να εξαϋλώνονται και να παράγουν μια πλειάδα δευτερευόντων σωματιδίων. Δύο WIMPs, το καθένα με μάζα μεταξύ 50 και 200 GeV, μπορούν να εξαϋλωθούν σε δύο φωτόνια ακτινών-γ μηδενικής μάζας, η ενέργεια των οποίων ισούται με τη μάζα του καθενός WIMP. Εναλλακτικά, τα δύο WIMPs μπορούν να παράγουν ένα φωτόνιο και ένα σωματίδιο μη μηδενικής μάζας.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένα τέτοιο σωματίδιο θα μπορούσε να είναι το μποζόνιο Higgs - το σωματίδιο που θεωρείται ότι ευθύνεται για την μάζα όλων των στοιχειωδών σωματιδίων. "Αν υπάρχει όντως αυτή η ισχυρή σχέση μεταξύ της φυσικής της σκοτεινής ύλης και της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων, τότε τα σωματίδια σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν με το μποζόνιο Higgs," λέει ο Tait.

Εάν αυτή η θεωρία είναι σωστή, τότε μια μελέτη του ουρανού  στην κατεύθυνση του κέντρου του γαλαξία μας -που θεωρείται ότι είναι συγκεντρωμένα τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης- θα πρέπει να δείχνει ακτίνες-γ πολύ συγκεκριμένων ενεργειών.

Αν ο Fermi καταφέρει να δει αυτές τις ακτίνες-γ, τότε θεωρητικά θα έχει επιβεβαιώσει την ύπαρξη του μποζονίου Higgs πολύ πριν από τον LHC, ο οποίος πιθανολογείται ότι θα χρειαστεί μερικά χρόνια ακόμα για να καταφέρει κάτι τέτοιο. "Ο Fermi έχει πολύ καλές προοπτικές για την ανακάλυψη του Higgs, αν το μοντέλο αυτό είναι σωστό», λέει ο Tait.

Αυτές οι ακτίνες συγκεκριμένης ενέργειας θα μπορούσαν να ανιχνευτούν και από επίγεια τηλεσκόπια ακτινών-γ όπως το VERITAS στη νότια Αριζόνα ή το HESS στη Ναμίμπια.

Ο Dan Hooper του Fermilab στη Batavia, Illinois, λέει ότι το μοντέλο που χρησιμοποιείται από την ομάδα Tait είναι εξωτικό αλλά όχι αβάσιμο. "Ο Fermi είναι το κατάλληλο εργαλείο για την μελέτη αυτής της θεωρίας. " λέει ο Hooper. “Αν είναι τυχεροί και αυτό το είδος της σκοτεινής ύλης υπάρχει, τότε θα μπορούσαν να μετρήσουν τόσο τη μάζα της σκοτεινής ύλης όσο και του Higgs."

Το τηλεσκόπιο Fermi έχει ήδη συλλέξει κάποιες μετρήσεις ακτινών-γ από το κέντρο του γαλαξία, αλλά μέχρι τώρα έχει χρησιμοποιηθεί μόνο για να τεθούν όρια στο πόση σκοτεινή ύλη είναι εκεί έξω, σύμφωνα με τον Elliott Bloom του SLAC National Accelerator Laboratory στο Menlo Park, California. “Μόλις τώρα ξεκινάμε να καταλαβαίνουμε τι συμβαίνει"

Πηγή: newscientist

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου