Търсенето на източник на тъмна материя е една от ключовите области на съвременната астрономия, а бозонът на Хигс може да бъде ключът.
Потвърждението за откриването на бозона на Хигс дойде при нас през 2012 г. след десетки години търсене. Бигонът на Хигс, теоретично предсказан през 60-те години и експериментално потвърден на Големия адронен колайдер близо до Женева, в крайна сметка доведе до присъждането на Нобелова награда за физика на Питър Хигс и Франсоа Енглер.
Както вече знаем, частицата на Хигс посредничи в областта на Хигс, която дава маса на цялата материя. Откриването на бозона на Хигс в Големия адронен колайдер стана „липсващия елемент“ на стандартния модел на физиката. Стандартният модел определя нашето разбиране за квантовия свят. Един вид книга с рецепти, която ни позволява да разберем как субатомните частици и сили взаимодействат в малък мащаб.
Въпреки това, въпреки че Стандартният модел работи за повечето от нашите задачи, той не е всеобхватен модел. По-специално, стандартният модел не включва гравитацията - очевидно много важен пропуск. В допълнение, стандартният модел не предвижда източника на загадъчната тъмна материя - факт, който става все по-спорен днес. Космологичните изследвания прогнозират, че 84,5% от Вселената се състои от тъмна материя, която може да има гравитационна сила и не взаимодейства с електромагнитната сила. Този вид материя, известна като небарионна материя, не може да се види, но неговите ефекти стават очевидни, например, когато наблюдаваме гравитационните ефекти в групи от галактики. Можем да сме сигурни в това, но просто не можем да го видим и следователно не можем напълно да разберем неговата природа.
Има много теории, които предполагат различни екзотични източници на тъмна материя, но нов модел, представен от група учени, ръководен от теоретика на частиците Кристофър Питърсън от Технологичния университет на Чалмърс в Швеция, ще бъде тестван, когато Големият адронен колайдер рестартира тази пролет.
Питърсън предполага, че бозонът на Хигс може да се разпадне. Този разпад се определя от суперсиметрия. Суперсиметрията предсказва, че има по-масивни „супер партньори” от известни частици, които съществуват извън рамката на стандартния модел. Въпреки че вече имаше намеци за тези суперсиметрични частици, крайните наблюдения бяха много трудни за проследяване. Детекторите на Големия адронен колайдер не „директно“ виждаха бозона на Хигс, когато той беше открит. За безбройните милиарди сблъсъци на частици детекторите ATLAS и CMS бавно са създали картина на частици след сблъсъци, които изхвърлят енергията, генерирана от сблъсъци на протони, които се въртят в противоположни посоки. От тази енергия на сблъсъка на частиците се появиха хигс бозони, които бързо се разпадат в други частици, които детекторите могат да измерват, например мюони (по-масивният братовчед на електрона). Този вид „пръстови отпечатъци“ на бозона на Хигс станаха доказателство, че съществуват бозоните на Хигс.
Сега екипът на Питърсън предположи, че ако суперсиметрията е реална, тогава бозонът на Хигс може да има различен режим на разпадане, разпадащ се в фотони и частици от тъмна материя.
"Това е мечта за физик-теоретик в физиката на частиците. LHC е единственото място, където моделът може да бъде тестван", казва Петерсън.
