В ЦЕРН запустили эксперимент по поиску частиц темной материи
Изучать темную материю очень сложно из-за ее слабого взаимодействия с окружающей средой. Новый эксперимент на БАК позволит приоткрыть завесу тайны над этой субстанцией. Он начнет работать уже в следующем году
FASER, или Forward Search Experiment, исследовательский совет ЦЕРНА одобрил в марте 2019 года. С тех пор инженеры собрали установку по поиску взаимодействующих с темной материей частиц и поставили ее в туннель Большого адронного коллайдера. Теперь физики готовы начать испытание оборудования перед тем, как FASER заработает на полную мощность.
Этот эксперимент предназначен для изучения взаимодействий высокоэнергетических нейтрино и поиска новых, еще не открытых легких и слабо взаимодействующих частиц, которые, согласно расчетам ученых, взаимодействуют с темной материей. В отличие от обычной барионной материи, из которой состоит им и наш мир, темная материя остается невидимой для нашего глаза и приборов. О ее присутствии мы можем судить только по гравитационному влиянию на массивные астрофизические объекты.
Изучение света и слабовзаимодействующих с барионной материей частиц может дать ключ к разгадке природы темной материи и прольет свет на другие тайны, такие как происхождение масс нейтрино. Физики предполагают, что в результате столкновений частиц в БАК генерируется излучение и слабовзаимодействующие частицы, которые FASER может обнаружить. Это могут быть долгоживущие частицы, способные пролететь сотни метров, перед тем как распадутся на более стабильные составляющие, которые сможет зафиксировать новый детектор.
Эксперимент расположен в неиспользуемом служебном туннеле вдоль оси столкновения лучей, всего в 480 метрах от детектора ATLAS. FASER имеет длину 5 метров и у его входа расположены две сцинтилляторные станции. Они будут устранять фоновые помехи от заряженных частиц, проходящих через стену туннеля из точки взаимодействия ATLAS. Далее в установке расположен дипольный магнит длиной 1,5 метра. За ним следует спектрометр, состоящий из двух магнитов с тремя станциями слежения, по две на каждом конце и одной между магнитами. Каждая станция слежения состоит из слоев прецизионных кремниевых полосовых детекторов.
FASER также имеет субдетектор, называемый FASERv, который специально разработан для обнаружения нейтрино. Ни одна из этих частиц, созданных на коллайдере, никогда не была обнаружена, несмотря на то, что эти установки производят нейтрино в огромных количествах и при высоких энергиях.
