Yapılan hesaplamalara göre evrendeki karanlık maddenin ,normal maddeden 5 kat fazla olduğu tahmin edilse de, bugüne kadar karanlık maddeye dair hiç bir doğrudan gözlem gerçekleşmedi. Dünya çapında karanlık maddeyi bulmak için farklı birçok deney yürütülüyor. İşte artık CERN’de karanlık madde avına, Higgs bozonunun karanlık maddeye bozunma olasılığını araştırarak katılıyor.
CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki ATLAS deneyinde çalışan fizikçiler, Higgs bozonunun dönüşümünde doğrudan tespit edilemeyen parçacıklardaki (görünmez parçacıklara) karanlık maddenin arayışına çıkıyor. Çarpışma sonrası enkazdaki bu görünmez parçacıklar; görünür parçacıklarda enerji dengesizliği yaratırsa, ortaya çıkan dengesizlik ölçülebilir. Bilim insanları 2015-2018 yıllarında yapılan 2. turda 100 katrilyon (1016) proton-proton çarpışmasını elekten geçirerek;Higgs bozonu tarafından üretilen vektör-bozon füzyonu ve sonrasında tespit edilemeyen parçacıkları aradı.
Higgs Parçacıklarının %13 Kadarı Görünmez Parçacıklara Dönüşüyor
Elde edilen verilerde, beklenen aşırı karakteristik olaylara rastlanmadı. ATLAS, % 95 güven aralığında LHC’de üretilen Higgs parçacıklarının % 13‘den fazlasının görünmez parçacıklara dönüşebileceğini sonucuna vardı. Bu bulgular, Higgs’in benzeri görünmez parçacıklara dönüşümünde en güçlü limitlerde yer buluyor.
Evrenin % 85’ini oluşturan karanlık madde bugüne kadar doğrudan olmayacak şekilde kütle çekimsel etkilerle gözlendi. Laboratuvarda ise hiç karanlık madde gözlenmedi. Ayrıca LHC’deki çarpışmalarda karanlık madde üretilse bile; fizikçiler karanlık madde parçacıklarının çarpışma noktalarında(dedektörlere görünmez oluyor) bulunan dedektörlerle etkileşimden kaçtığını düşünüyor. Sonuçta çarpışma enkazlarında enerji kaybına neden oluyorlar.
Buna rağmen, karanlık maddenin bir kütleye sahiptir ve bu kütlenin Higgs bozonuyla ilişkisi olduğu düşünülüyor. Fizikçiler karanlık madde parçacıklarının Higgs bozonuyla ilişkiye girebileceklerini öneriyorlar. Higgs bozonu LHC çarpışmalarından hemen sonra karanlık madde parçacıklarına bozunuyor olabilir. Higgs’de oluşan çarpışma olayları, LHC ışınlama borusuna yakın ve ATLAS’ın ön bölgelerine doğru ilave konik jet parçacıkları içeren vektör-bozon füzyonu üretiyor. Kayıp enerji bireysel parçacıklardan kaynaklanıyorsa, ışınlama boruna dikey bir düzlemde hizalanabilir. İşte bu iki karakteristik, bilim insanlarına karanlık madde avında eşsiz bir işaret sunabilir.
Herhangi bir fazlalık gözlenmemesine rağmen, bu arama sayesinde düşük kütleli karanlık maddeye dair kısıtlar sağlandı. Böylece diğer tesislerde karanlık madde aramalarına dair önemli katkılar sağlanıyor. Bu araştırma LHC’de yapılan araştırmalarda kullanılan eşsiz yöntemlere dair önemli bir demonstrasyon sağlıyor.
Kaynak: https://home.cern/news/news/physics/atlas-probes-dark-matter-using-higgs-boson
