Kredit:CERN
Vid Quark Matter-konferensen idag och vid den nyligen genomförda Rencontres de Moriond-konferensen presenterade LHCb-samarbetet en analys av partikelkollisioner vid Large Hadron Collider (LHC) som kan hjälpa till att avgöra om någon antimateria som setts av experiment i rymden härstammar från mörkret. materia som håller ihop galaxer som Vintergatan.
Rymdbaserade experiment som Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), som monterades vid CERN och är installerad på den internationella rymdstationen, har upptäckt bråkdelen av antiprotoner, antimateria motsvarigheter till protoner, i högenergipartiklar som kallas kosmiska strålar. Dessa antiprotoner kan skapas när mörk materia partiklar kolliderar med varandra, men de kan också bildas i andra fall, som när protoner kolliderar med atomkärnor i det interstellära mediet, som huvudsakligen består av väte och helium.
sciencex.com/Newsman3/news/edit/lvl8/4525/#
För att ta reda på om någon av dessa antiprotoner kommer från mörk materia eller inte, måste fysiker därför uppskatta hur ofta antiprotoner produceras vid kollisioner mellan protoner och väte samt mellan protoner och helium. Även om vissa mätningar av den första har gjorts, och LHCb rapporterade 2017 den första mätningen någonsin av den andra, att LHCb-mätningen endast involverade snabb antiprotonproduktion – det vill säga antiprotoner som producerats precis på platsen där kollisionerna ägde rum.
I sin nya studie letade LHCb-teamet också efter antiprotoner som producerats på ett visst avstånd från kollisionspunkten, genom omvandlingen, eller "förfall", av partiklar som kallas antihyperoner till antiprotoner. För att göra denna nya mätning och den tidigare, använde LHCb-forskarna, som vanligtvis använder data från proton-proton-kollisioner för sina undersökningar, istället data från proton-helium-kollisioner som erhållits genom att injicera heliumgas i den punkt där de två LHC-protonstrålarna skulle normalt kolliderar.
En proton-protonkollisionshändelse registrerad av LHCb-detektorn, som visar spåret följt av en antiproton som bildades vid kollisionen. Kredit:CERN
Genom att analysera ett prov på cirka 34 miljoner proton-helium-kollisioner och mäta förhållandet mellan produktionshastigheten för antiprotoner från antihyperonnedbrytningar och snabba antiprotoner, fann LHCb-forskarna att, vid kollisionsenergiskalan för deras mätning, de antiprotoner som produceras via antihyperon-sönderfall bidrar mycket mer till den totala antiprotonproduktionshastigheten än den mängd som förutsägs av de flesta modeller för antiprotonproduktion vid proton-kärnakollisioner.
"Detta resultat kompletterar vår tidigare mätning av snabb antiprotonproduktion, och det kommer att förbättra modellernas förutsägelser", säger LHCb:s talesperson Chris Parkes. "Denna förbättring kan i sin tur hjälpa rymdbaserade experiment att hitta bevis på mörk materia."
"Vår teknik att injicera gas i LHCb-kollisionspunkten var ursprungligen tänkt för att mäta storleken på protonstrålarna", säger LHCb fysikkoordinator Niels Tuning. "Det är verkligen trevligt att se igen att det också förbättrar vår kunskap om hur ofta antimateria bör skapas i kosmiska kollisioner mellan protoner och atomkärnor." + Utforska vidare
