Темна матерія має вплив на функціонування Великого адронного колайдера — думки вчених.

Протягом тривалого часу аномальні сигнали, що виникають у Великому адронному колайдері (LHC), ставили в складне становище науковців. Ці явища, які отримали назву "неідентифіковані падаючі об'єкти" (НПО), характеризують несподівані випадки втрати пучка, що відбувалися, коли мікроскопічні частинки пилу взаємодіють з протонним пучком всередині LHC.

Нове дослідження вказує на те, що однією з можливих причин цих явищ може бути одна з найзначніших загадок у фізиці — темна матерія, повідомляє Science Alert.

Великий адронний колайдер був спроектований для функціонування в надзвичайно чистих і стабільних умовах, тому виникнення пилу залишається давньою загадкою. Вчені висунули припущення, що рідкісний вид темної матерії міг би опосередковано викликати ці незвичайні явища.

Вчені порівняли колайдер з "величезним і надзвичайно чутливим швейцарським годинником". Вони зазначили, що якщо частинка темної матерії пройде через Землю на відстані приблизно 100 кілометрів від колайдера, це може викликати незначні вібрації під землею. Ці коливання можуть зрушити мікроскопічний пил всередині пристрою, що дасть можливість частинкам потрапити у протонний пучок і призвести до його втрати.

Дослідники зосередилися на теоретичній формі темної матерії, відомій як аксіонні кваркові нагетси (AQN). Ці об'єкти суттєво відрізняються від крихітних частинок, про які часто йдеться в дослідженнях темної матерії. Натомість вважається, що AQN -- це щільні макроскопічні об'єкти, вага яких може сягати кілограма, хоча вони залишаються надзвичайно малими.

Спочатку вчені задавалися питанням, чи може таємничий пил, виявлений у колайдері, насправді бути AQN, оскільки, за оцінками, обидва мали приблизно однаковий розмір. Подальший аналіз показав, що подібність була лише збігом, але це надихнуло на іншу ідею.

Дослідники охарактеризували цей зсув у розумінні як ілюстрацію того, як наукові дослідження можуть розвиватися непередбачувано. "Спочатку ми сподівалися виявити зв'язок між загадковими 'неідентифікованими падаючими об'єктами' LHC і темною матерією," - підкреслили вони. Проте згодом стало зрозуміло, що вони пропонують зовсім новий підхід до пошуку великої, неелементарної темної матерії, використовуючи вже доступне обладнання.

Темна матерія залишається однією з найбільших загадок у світі астрономії та фізики. Хоча вчені не мають можливості спостерігати її безпосередньо, її гравітаційний вплив вказує на те, що вона становить значну частину нашого Всесвіту. Більшість досліджень зосереджені на пошуку невеликих елементарних частинок, але альтернативна теорія AQN пропонує новий підхід. Якщо ці частинки існують, вони можуть взаємодіяти з звичайною матерією, створюючи фізичні ефекти, які можна виміряти, хоча самі вони залишаються невидимими.

Завдяки проведеним розрахункам, група спеціалістів дійшла висновку, що AQN, проходячи поблизу LHC, здатен викликати слабку акустичну ударну хвилю під землею. Ці вібрації можуть бути достатніми для того, щоб підняти пил у протонному пучку. Відповідно до їхнього дослідження, такі інциденти створюватимуть сигнали, які в п'ять разів перевищують звичайний фоновий шум. Що ще більш цікаво, науковці передбачили унікальну закономірність: три або більше пов'язаних подій типу "НПО", які відбуваються протягом двох секунд у різних точках 27-кілометрового тунелю колайдера. Ця послідовність була б чітко помітною серед звичних коливань пучка.

Однією з ключових переваг цієї ініціативи є те, що для її втілення не потрібно буде закуповувати нове обладнання. У Великому адронному колайдері вже застосовуються монітори, які фіксують втрати пучка, щоб запобігти пошкодженням прискорювача. Дослідники зауважили, що ці пристрої "можуть також виявляти те, для чого не були спочатку розроблені". Натомість, замість створення нових детекторів, учені могли б проаналізувати вже існуючі дані, аби виявити послідовності подій, пов’язані з неідентифікованими об’єктами.

Якщо ця концепція виявиться правильною, вона створить абсолютно новий підхід до вивчення темної матерії. Навіть у разі відсутності переконливих доказів, аналіз цих аномальних випадків втрати пучка може сприяти глибшому розумінню самого Великого адронного колайдера та допомогти науковцям розкрити ще одну стародавню таємницю.