Учеными уже давно было вычислено, что в пределах видимой нам части Вселенной таинственной темной материи в пять раз больше, чем обычной материи, которую можно увидеть и почувствовать. Но, несмотря на такое изобилие и на большое количество проведенных в этом направлении экспериментов, темная материя пока не была обнаружена, а ее природа остается загадкой и на сегодняшний день. И недавно к поискам присоединились ученые Европейской организации ядерных исследований CERN, которые при помощи Большого Адронного Коллайдера проверяют, может ли бозон Хиггса распадаться, образуя и порождая, таким образом, темную материю.
Напомним нашим читателям, что Большой Адронный Коллайдер позволяет ученым исследовать тайны Вселенной путем сталкивания потоков частиц, разогнанных до огромных скоростей. Эти частицы, протоны, в большинстве случаев, разрушаются под воздействием энергии столкновения, порождая потоки вторичных частиц, в которых изредка попадаются уж совсем экзотические частицы. И это позволяет ученым изучить то, что невозможно изучить никаким другим способом и что никогда не происходит в природе естественным путем.
Одним из главных открытий, сделанных на коллайдере, стало открытие в 2012 году бозона Хиггса. Эта частица, существовавшая до этого момента только в теории, была самой последней недостающей частью Стандартной модели физики элементарных частиц. И, согласно существующим теориям, именно бозон Хиггса несет ответственность за наличие массы у всех других элементарных частиц.
Начиная с момента открытия, ученые использовали бозон Хиггса в качестве своего рода "зонда" для более глубокого проникновения в другие тайны физики элементарных частиц. Этот бозон очень быстро распадается на другие частицы и некоторые из видов вторичных частиц, порожденные в ходе экзотических случаев распада бозона, не могут быть зарегистрированы существующим оборудованием.
Сейчас ученым известен только один вид распада бозона Хиггса, который вписывается в рамки Стандартной модели, в результате которого получаются четыре "неуловимых" частицы-нейтрино. Но вероятность такого распада известна и она очень мала, приблизительно 0.1 процента. И если ученым CERN удастся обнаружить большее количество следов распада бозона на "необнаруживаемые" частицы, которые происходят с каким-нибудь уровнем регулярности, это будет означать, что ученые наткнулись на новые неизвестные пока частицы, порожденные распадом.
Одним из видов таких новых неизвестных частиц, на которые распадается бозон Хиггса, могут быть и частицы темной материи. Ведь, учитывая роль бозона в формировании массы других частиц, и то, что темная материя проявляется в нашем мире только через ее же массу, существует большая вероятность того, что бозон Хиггса может взаимодействовать с темной материей гораздо сильнее, чем уровень взаимодействия темной материи и обычной барионной материи, который, как нам известно, стремится к нулю.
Высказанная выше идея стала основой новых исследований ученых эксперимента ATLAS, которые занимались проверкой возможности распада бозона Хиггса на частицы темной материи. В этих исследованиях был проведен анализ огромного массива данных, собранных на коллайдере за период с 2015 по 2018 год. В этом массиве собраны данные приблизительно о 100 квадрильонах столкновений. Пока же ученым не удалось обнаружить переизбытка событий с участием "необнаруживаемых" частиц, все полученные значения вписываются в рамки процессов, определяемых Стандартной моделью.
Исследователи CERN считают, что даже при том, что им не удалось обнаружить связь бозона Хиггса и темной материей, их работа все равно является шагом вперед в деле глобальных поисков темной материи. В ходе этой работы ученым удалось понизить верхний предел вероятности того, как часто бозон может распадаться на "необнаруживаемые" частицы, а это, в свою очередь, можно считать закрытием еще одного "белого пятна" в физике, в котором могут скрываться частицы темной материи. И, в конце концов, темная материя или будет найдена, или ученые придут к пониманию того, что темной материи попросту не существует и им требуется кардинально пересмотреть все существующие модели и теории.