Higgspartikeln bakom mörk materia

2015-02-24 12:47  

Kan Higgspartikeln sönderfalla till mörk materia? Ja, i alla fall enligt en ny modell som testas vid partikelfysiklaboratoriet Cern i Schweiz. Chalmersforskaren Christoffer Petersson ingår i teamet bakom modellen.

Den 4 juli år 2012 meddelade partikelfysiklaboratoriet Cern att de hittat Higgsbosonen, en partikel som under mer än 40 år gäckat forskarvärlden. Nu fanns den pusselbit som saknats i den så kallade standardmodellen över hur vår värld är uppbyggd. Fysiker över hela världen jublade och teoretikerna som förutspått dess existens belönades år 2013 med Nobelpriset i fysik.

Men Higgs förklarar inte allt. Dit hör den osynliga mörka materia som uppfyller en stor del av universum. Chalmersforskaren Christoffer Peterson har därför, tillsammans med de italienska fysikerna Alberto Romagnoni och Riccardo Torre, tagit fram en partikelmodell som innehåller fler partiklar än standardmodellen. Och som visar att mörk materia kan uppstå när Higgspartikeln faller sönder.

Modellen anses så intressant att två experimentstationer vid partikellaboratoriet Cern, CMS och Atlas, börjat gå igenom de enorma mängder data som finns efter hundratals miljoner av partikelkollisioner i den stora partikelacceleratorn LHC. Allt för att hitta stöd för modellen.

- Det är lite som en dröm. De brukar vara ganska hemlighetsfulla av sig och att bägge experimentstationerna oberoende av varandra bestämt sig för testa modellen känns stort, säger Christoffer Petersson som forskar i teoretisk partikelfysik på Chalmers och vid Université Libre i Bryssel, Belgien.

Det fysikerna vid Cern letar efter är spår av partikelkollisioner som resulterat i en enda foton och där en viss mängd energi saknas. För enligt Christoffer Petersson och hans kollegors modell sönderfaller Higgspartikeln ibland till en supersymmetrisk partikel ( se nedan) som kallas gravitino samt en neutralino. Neutralinon sönderfaller i sin tur till en gravitino och en foton. Slutresultatet blir en foton och två gravitino. Det är de senare partiklarna som är mörk materia, men det är bara fotonen som kan lämna ett spår i detektorerna.

- Att hitta sådana spår är knepigt och kräver mycket data. Higgspartikeln sönderfall på det här sättet var hundrade gång.

Hittills har studierna vid Cern haft för lite data för att varken bekräfta eller förkasta den nya partikelmodellen.

- Men vi är redan i full gång med att utföra nya analyser där vi testar partikelmodellen med mer data och på andra sätt. Vi gratulerar Christoffer Peterson till att ha gjort ett viktigt arbete, säger Zeynep Demiragli vid CMS-experimentet på Cern.

Analyserna görs bland de gigiantiska datamängder som samlats in före den 13 februari år 2012 då partikelacceleratorn LHC (Large Hadron Collider) stängdes av för uppgradering och renovering. I vår kommer den att börja köras igen, nu med mycket högre energier, 13 TeV mot tidigare 8 TeV. De högre energierna kommer alstra fler och tyngre partiklar, och ge mer data till utvärderingen av modellen.

- För mig är bara det faktum att Cern valt att testa partikelmodellen en seger. Vad jag förstått är det väldigt ovanligt. Och om modellen visar sig stämma skulle hela vår uppfattning om naturens fundamentala byggstenar förändras, säger Christoffer Petersson.



Följ Ny Teknik på Facebook!

Bygger på supersymmetri

  • Var hundrade gång en Higgspartikel faller sönder bildas en foton och två gravitino. Det säger den nya partikelmodellen. Gravitino är en hypotetisk partikel som ingår i teorin om så kallade supersymmertriska partiklar. Enligt den har varje känd elementarpartikel en tyngre ”partner”, även kallad supersymmetrisk partner. Gravitino är en partner till gravitonen, som är den förmodade budbärarpartikeln för gravitationskraften.
  • I det första steget av sönderfallet bildas en gravitino ch en neutralino. En neutralino är en hypotetisk partikel sammansatt av supersymmetriska partiklar. Higgspartikelns partnern Higgsino kan vara en av dem. Enligt den nya teorin sönderfaller en neutralino till en foton och en gravitino (mörk materia). En Higgspartikel kan med andra ord generera två ”mörk materia- partiklar”.

Ulla Karlsson-Ottosson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt