O nowym urządzeniu poinformowało Narodowe Centrum Badań Jądrowych w przesłanej w środę informacji prasowej.

Koncepcję nowego eksperymentu FASER zaproponował dr Sebastian Trojanowski z Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ i trzech innych fizyków teoretyków współpracujących z nim podczas pobytu na stypendium na Uniwersytecie Irvine (Kalifornia, USA) w ramach programu Mobilność Plus finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

"FASER - bo tak ma nazywać się nowa instalacja - będzie multidetektorem przeznaczonym do poszukiwania długożyciowych cząstek powstających w zderzeniach LHC i mogących być sygnałem istnienia hipotetycznej ciemnej materii. Obserwacje astronomiczne wskazują bowiem, że ciemnej materii powinno być we Wszechświecie kilkakrotnie więcej niż zwykłej materii +atomowej+ tworzącej ludzi, planety i gwiazdy" - czytamy w informacji przesłanej PAP przez rzecznika NCBJ dr. Marka Pawłowskiego.

Nowe, nieznane dotąd cząstki, których ma poszukiwać eksperyment, mogą powstawać w zderzeniach protonów, na przykład w punkcie zderzenia w detektorze ATLAS. Naukowcy spodziewają się, że mogą one istnieć, ale nie zostały dotąd zarejestrowane.

„Cząstki takie - jeśli są odpowiednio lekkie, jeśli powstają dość rzadko i na dodatek lecą wzdłuż osi wiązki zderzających się protonów, mogły dotychczas umykać uwadze eksperymentatorów” - wyjaśnia dr Trojanowski, który przebywa obecnie na stażu doktorskim na Uniwersytecie w Sheffield. „Trudno byłoby je na przykład zobaczyć jako wyraźny sygnał brakującej energii w bilansie energetycznym produktów zderzenia. Szansą na ich ewentualne wykrycie jest ustawienie detektora w pewnej odległości od punktu produkcji i próba zarejestrowania oczekiwanych produktów rozpadów (...)” - tłumaczy, cytowany w przesłanej PAP informacji prasowej.

Zaproponowany i zaaprobowany właśnie przez CERN eksperyment FASER ma być ulokowany ok. pół kilometra od detektora ATLAS w tunelu serwisowym, który zbiega w kierunku tunelu LHC. Układ będzie składał się ze scyntylatorów, magnesów, detektorów śladu i kalorymetru mierzącego energię produktów, jeśli rzeczywiście dojdzie do poszukiwanego rozpadu. „Całość ma mieć długość kilku metrów i częściowo składać się z układów zapasowych przekazanych przez funkcjonujące już eksperymenty LHC” - tłumaczy dr Trojanowski. Największą inwestycją będzie zamówienie w CERN odpowiednich magnesów. Większość wydatków mają pokryć dwie amerykańskie fundacje: Simons i Heising-Simons.

W projekt - poza czwórką pomysłodawców - jest obecnie zaangażowanych ponad dwudziestu uczonych ze Szwajcarii, USA i innych krajów. Harmonogram zaakceptowany przez CERN przewiduje, że prace instalacyjne zostaną wykonane w czasie kolejnej dużej przerwy w pracy LHC, a zbieranie danych rozpocznie się w cyklu badawczym LHC zaplanowanym na lata 2021-2023.

Jak czytamy w informacji dr. Pawłowskiego, naukowcy od lat intensywnie poszukują nowych, nieznanych dotąd postaci materii. Obserwacje astronomiczne dostarczają trudnych do podważenia argumentów, że we Wszechświecie istnieje nieznana nam dotąd materia, która z atomami, z których składamy się my oraz wszystko co znamy, oddziałuje głównie siłami grawitacji. Mimo iż obliczenia wskazują, że tej nieznanej „ciemnej” materii jest we Wszechświecie kilkakrotnie więcej niż materii „normalnej”, nie udało się jej wytworzyć lub zaobserwować jej składników w laboratoriach. Proponowany eksperyment jest jedną z wielu propozycji inspirowanych tą zagadką. Cząstki, których poszukiwał będzie FASER, mógłyby być pierwszym elementem na drodze do jej rozwikłania. Ewentualne negatywne wyniki także wzbogacą wiedzę naukowców i wykluczą niektóre teoretyczne koncepcje. 

PAP - Nauka w Polsce

ekr/