ALICE-samarbetet har presenterat nya resultat om produktionshastigheter för antideuteroner baserat på data som samlats in vid den högsta kollisionsenergin som levererats hittills vid Large Hadron Collider. Antideuteronet är sammansatt av en antiproton och en antineutron. De nya mätningarna är viktiga eftersom förekomsten av antideuterons i rymden är en lovande indirekt signatur av kandidater för mörk materia. Resultaten markerar ett steg framåt i sökandet efter mörk materia.

Nya astrofysiska och kosmologiska resultat pekar mot att mörk materia är den dominerande formen av materia i universum, svarar för cirka 85 % av allt material. Den mörka materiens natur förblir ett stort mysterium, och knäcka dess hemligheter skulle öppna en ny dörr för fysik.

Att upptäcka antideuteroner i rymden kan vara en indirekt signatur av mörk materia, eftersom de kunde produceras under förintelsen eller förfallen av neutralinos eller sneutrinos, som är hypotetiska partiklar av mörk materia.

Olika experiment är på jakt efter antideuteroner i universum, inklusive AMS-detektorn på den internationella rymdstationen. Dock, innan man drar slutsatsen att det finns mörk materia från detekteringen av dessa kärnor, vetenskapsmän måste redogöra för både sina produktionshastigheter från andra källor (nämligen, kollisioner mellan kosmiska strålar och kärnor i det interstellära mediet) och hastigheten för deras förintelse orsakad av att möta materia på sin resa. För att hävda att det detekterade antideuteronet är relaterat till närvaron av mörk materia, produktions- och förintelsegraden måste förstås väl.

Genom att kollidera protoner i LHC, ALICE-forskare härmade antideuteronproduktion genom kosmiska strålkollisioner, och skulle därmed kunna mäta produktionshastigheten förknippad med detta fenomen. Dessa mätningar ger en grundläggande grund för att modellera antideuteronproduktionsprocesser i rymden. Genom att jämföra mängden antideuteroner som upptäckts med mängden av deras motsvarigheter (deuteroner, som inte förstörs i detektorn), de kunde avgöra, för första gången, annihilationssannolikheten för lågenergi-antideuteroner.

Dessa mätningar kommer att bidra till framtida antideuteronstudier i jordens närhet, och hjälpa fysiker att avgöra om de är signaturer på närvaron av mörk materia partiklar, eller om de tvärtom är manifestationer av kända fenomen.

I framtiden, dessa typer av studier vid ALICE kan utvidgas till tyngre antinuclei. "LHC och ALICE-experimentet representerar en unik anläggning för att studera antimateriakärnor, " säger ALICEs talesperson Luciano Musa. "Denna forskning kommer att fortsätta att ge en avgörande referens för tolkningen av framtida astrofysiska sökningar av mörk materia."