Фізики припустили, що збої Великого адронного колайдера спричиняє темна матерія

Фізики Сюньюй Лян та Аріель Житницький з Університету Британської Колумбії (Канада) запропонували нове пояснення для давньої загадки Великого адронного колайдера. Йдеться про так звані «невпізнані падаючі об’єкти» — жартівлива назва, яку фізики дали спонтанним збоям, коли протонний пучок раптово втрачає частину частинок. Дослідження опубліковане у журналі Phys­i­cal Review D.

Відомо, що з 2010 року подібні події пов’язують із потраплянням у пучок мікроскопічних порошинок розміром кілька мікрон, які відриваються від стінок вакуумної камери. Проте досі залишалося незрозумілим, що саме змушує ці порошинки відриватися від поверхні. Саме тут канадські дослідники пропонують несподіваний варіант відповіді.

Спочатку вчені звернули увагу на те, що розмір порошинок випадково збігається з характерними розмірами гіпотетичних частинок темної матерії — аксіонних кваркових самородків (AQN). Ці макроскопічні об’єкти, маса яких може сягати одного кілограма, були запропоновані раніше для пояснення спостережуваного співвідношення між кількістю темної та видимої матерії у Всесвіті. Втім, ідея про те, що самі «невпізнані об’єкти» і є AQN, швидко виявилася хибною.

Помилка, однак, наштовхнула фізиків на нову гіпотезу. Вони припустили: якщо аксіонний кварковий самородок пролітає під землею на відстані близько 100 кілометрів від колайдера, він породжує надзвичайно слабку акустичну ударну хвилю. Ця мікровібрація здатна досягти прискорювача і вибити кілька порошинок у пучок, спровокувавши його втрату. За розрахунками дослідників, сигнал від такої події був би приблизно у п’ять разів сильніший за фоновий шум.

Головна перевага гіпотези полягає в тому, що для її перевірки не потрібне нове обладнання. У ВАК вже вбудовано близько 4000 моніторів втрат пучка — датчиків, створених для захисту прискорювача від пошкоджень. Автори пропонують проаналізувати архівні записи цих датчиків у пошуках характерних сигналів. Підтвердженням гіпотези мали б стати три або більше корельованих збої, які виникли протягом двох секунд у різних точках 27-кілометрового кільця колайдера.

Робота може стати важливим внеском у вивчення темної матерії. Більшість сучасних експериментів зосереджені на пошуку її мікроскопічних елементарних частинок, тоді як потенційні макроскопічні об’єкти досі залишаються практично не дослідженими.