목요일, 5월 16, 2024

대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)의 전력이 증가함에 따라 물리학자들은 어두운 광자를 검색합니다.

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Deungjeong Kyungsoon
Deungjeong Kyungsoon
"경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다."

CERN의 컴팩트 뮤온 솔레노이드(CMS) 실험에 참여하는 과학자들. 출판됨 암흑 광자(dark photon)로 알려진 이상하고 수명이 긴 입자를 찾는 최신 데이터입니다.

암흑 광자(숨겨진 광자라고도 함)는 질량이 있다고 생각되어 암흑 물질을 설명하는 주요 후보라는 점에서 일반 광자(빛의 입자)와 다릅니다. 암흑물질(Dark Matter)은 지금까지 관측된 적이 없는 우주의 보이지 않는 물체를 가리키는 포괄적인 용어입니다. 중력 효과하지만 직접적으로 밝혀진 바도 없고, 그 실체를 아는 사람도 아무도 없다.

CMS의 물리학자들은 이를 바꾸려고 노력하고 있습니다. CERN의 다른 실험에서 생성된 입자와 마찬가지로 가상의 암흑 광자는 또 다른 입자, 즉 1960년대에 제안된 힉스 보손(Higgs boson)의 붕괴에 의해 생성됩니다. 유명하게 언급됨 2012년, 힉스 보손은 어두운 광자로 붕괴되고, 이는 다시 대체된 뮤온으로 붕괴될 것으로 생각됩니다. CMS 협업은 이 프로세스가 발생하는 매개변수를 제한합니다.

CERN의 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)는 2022년 7월 세 번째 실행을 시작했으며 이전 작업보다 입자 충돌 용량이 더 커졌습니다. 이는 흥미로운 충돌을 감지하는 CMS 실험의 알고리즘(또는 '트리거')이 선별할 이벤트가 더 많아지고 따라서 암흑 광자에 의해 생성된 변위된 뮤온을 감지할 수 있는 기회가 더 많아진다는 것을 의미합니다.

뮤온 신호가 어떻게 오래 지속되는 입자 붕괴 지점까지 추적될 수 있는지 보여주는 그림.

뮤온 신호가 어떻게 오래 지속되는 입자 붕괴 지점까지 추적될 수 있는지 보여주는 그림.
그래프: CMS/CERN

CMS 실험의 Juliette Alemena는 연구에서 “우리는 실제로 변위된 뮤온을 자극하는 능력을 향상시켰습니다.”라고 말했습니다. 성명. “이를 통해 우리는 충돌 지점에서 수백 마이크로미터에서 수 미터 범위의 거리로 변위된 뮤온을 사용하기 전보다 훨씬 더 많은 이벤트를 수집할 수 있습니다. 이러한 개선 덕분에 어두운 광자가 존재하는 경우 CMS는 이제 이를 찾을 가능성이 더 높아졌습니다. .”

어두운 광자는 입자 표준에 따라 수명이 길며, 10억분의 1초 동안 존재합니다. 수명이 길음에도 불구하고 감지하기가 어렵기 때문에 아직까지 아무도 감지하지 못했습니다. 실제로 어두운 광자에 대한 검색은 수년 동안 계속되어 왔습니다. 물리학자 James Beecham은 “어두운 광자를 찾는 것은 간단하면서도 복잡합니다.”라고 말합니다. 그는 2018년에 기즈모도에게 말했습니다.. “개념이 일반적이고 단순해서 실험적 검색을 설계하는 것이 매우 쉽기 때문에 간단하지만, 우리가 전혀 모르기 때문에 어렵습니다. 어디 “변화하는 공간에서는 어두운 광자가 살아남을 수 있습니다.”

일부 학자들은 작은 거울을 이용해 암흑물질 탐색다른 사람들이 노력하는 동안 Dark Matter Radio를 사용하여 주파수를 조정하세요. CMS에서 물리학자들은 입자가 뮤온 쌍으로 붕괴되는 과정을 감지하려고 합니다.

CMS 개선의 일환으로 Large Hadron Collider가 곧 업그레이드될 예정입니다. 차세대 고광택 충돌기(LHC). 이는 시설의 광도를 10배 증가시키고 물리학자들이 연구해야 하는 힉스 보손의 수를 10배 증가시킬 것입니다. HL-LHC(대형강입자가속기)는 2029년까지 가동될 예정이다. 한편, LHC의 3차 가동은 2026년까지 계속된다.

충돌기의 데이터 계속해서 새로운 아원자 입자를 생성하고 있습니다. 그들에게 질문을 하자면, 우주의 암흑 물질을 담당하는 것으로 추정되는 일부 사람들은 여전히 ​​파악하기 어렵습니다. 적어도 지금은.

더: 힉스 보존이 출현한 지 10년 후, 물리학의 다음 세대는 무엇일까요?

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