Kvarker är de minsta partiklar som vi känner till. Faktiskt, enligt standardmodellen för partikelfysik, som beskriver alla kända partiklar och deras interaktioner, kvarkar bör vara oändligt små. Om det inte är förvirrande nog, ange mörka kvarkar - hypotetiska partiklar som har föreslagits för att förklara mörk materia, en osynlig form av materia som fyller universum och håller ihop Vintergatan och andra galaxer.

I en färsk studie, CMS -samarbetet beskriver hur det har siktat igenom data från Large Hadron Collider (LHC) för att försöka upptäcka mörka kvarker. Även om sökningen kom tomhänt, det gjorde det möjligt för laget att tumma närmare förälderpartiklarna från vilka mörka kvarker kan komma.

En övertygande teori utvidgar standardmodellen för att förklara varför de observerade massdensiteterna av normal materia och mörk materia är liknande. Det gör det genom att åberopa förekomsten av mörka kvarkar som interagerar med vanliga kvarkar via en mediatorpartikel. Om sådana mediatorpartiklar producerades i par vid en proton -protonkollision, varje mediatorpartikel i paret skulle förvandlas till en normal kvark och en mörk kvark, som båda skulle producera en spray, eller "jet", av partiklar som kallas hadroner, består av kvarker eller mörka kvarker. Totalt, det skulle finnas två strålar med vanliga hadroner som härstammar från kollisionspunkten, och två "framträdande" jetstrålar som skulle dyka upp en bit bort från kollisionspunkten eftersom mörka hadroner skulle ta lite tid att förfalla till synliga partiklar.

I deras studie, CMS -forskarna tittade igenom data från proton -protonkollisioner som samlats in vid LHC med en energi på 13 TeV för att söka efter instanser, eller "händelser", i vilka sådana mediatorpartiklar och tillhörande framväxande jetplan kan förekomma. De använde två kännetecken för att identifiera nya jetplan och välja dem från en bakgrund av händelser som förväntas efterlikna deras egenskaper.

Teamet hittade inga starka bevis för förekomsten av sådana nya jetplan, men data gjorde det möjligt för dem att utesluta massor för den hypotetiska mediatorpartikeln på 400–1250 GeV för mörka pioner som rör sig i längder mellan 5 och 225 mm innan de förfaller. Resultaten är de första från en särskild sökning efter sådana mediatorpartiklar och strålar.