Исследование Compact Muon Solenoid (CMS) на Большом адронном коллайдере (БАК) представил первые данные о неуловимых темных фотонах. Темные фотоны на декабрь 2023 года описываются как экзотические и долгоживущие частицы, которые не предсказываются стандартной моделью физики частиц. Они классифицируются как долгоживущие из-за их необычайной средней продолжительности жизни, составляющей более миллиардной доли секунды.
Ученые охотятся за этими частицами, потому что они могут быть ключом к разгадке некоторых загадок Вселенной, таких как невидимая темная материя. Продолжающийся проект Run 3 позволил получить увлекательные сведения о загадочной области темных фотонов. Согласно официальному релизу, текущий эксперимент CMS сосредоточен на перспективе создания темных фотонов во время распада бозона Хиггса внутри детектора. Бозоны Хиггса, широко известные как «частицы Бога», играют важную роль в стандартной модели, и любые изменения в их поведении могут сигнализировать о присутствии новых, доселе неизвестных частиц.
Большой адронный коллайдер, расположенный в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) недалеко в Швейцарии является самым мощным и большим в мире ускорителем частиц. Он состоит из 27 км кольца сверхпроводящих магнитов и ускорительных структур, которые разгоняют протоны и другие тяжелые частицы до околосветовых скоростей. БАК предназначен для столкновения этих частиц, что позволит физикам исследовать фундаментальные свойства материи и силы, управляющие Вселенной.
Эксперимент LHC Run 3 начался в июле 2022 года. Одним из заметных улучшений в третьем запуске является более высокая мгновенная светимость по сравнению с предыдущими запусками БАК. Проще говоря, более высокая светимость означает, что в каждый момент времени происходит больше столкновений. Больше столкновений – это больше шансов увидеть редкие или неожиданные явления, которые могут привести к открытию новых частиц или подтверждению теоретических предсказаний.
С другой стороны, модификация БАК в 2023 году создает практическую проблему. БАК производит 20 млн столкновений каждые 2 сек, но только несколько 2 тыс. из них могут быть сохранены. Для решения этой проблемы на БАКе разработан алгоритм отбора данных в реальном времени, который называется «триггер». Алгоритм предназначен для быстрого определения того, является ли конкретное столкновение достаточно примечательным, чтобы быть записанным для последующего изучения. Геймеры или спортсмены понимают данную технологию, как «лучшие моменты» (highlights) матча или игры.