LHC-familjen av experiment fortsätter att växa. Vid sidan av de fyra huvudexperimenten bidrar en ny generation av mindre experiment till sökandet efter partiklar som förutspåtts av teorier bortom Standardmodellen, vår nuvarande teori om partikelfysik.
Nyligen har FORMOSA-demonstratorn, som jagar efter milliladdade partiklar, installerats i grottan som innehåller FASER-detektorn, 480 meter nedströms från ATLAS-interaktionspunkten. Den kommer nu att samla in sin första data.
Vissa teorier förutspår förekomsten av milliladdade elementarpartiklar som skulle ha en laddning mycket mindre än elektronladdningen. Om de finns skulle de ge ledtrådar till en teori bortom standardmodellen och skulle kunna betraktas som kandidater för mörk materia.
FORMOSA-demonstratorn syftar till att bevisa genomförbarheten av hela experimentet, som är tänkt att installeras i en föreslagen underjordisk hall som ligger cirka 620 meter från ATLAS-interaktionspunkten.
Detta experimentområde – Forward Physics Facility – studeras inom Physics Beyond Colliders-initiativet och förväntas vara värd för flera experiment som kommer att söka efter långlivade partiklar som förutspåtts av teorier bortom standardmodellen.
Dessa partiklar skulle produceras av kollisioner i mitten av ATLAS-detektorn och skulle interagera svagt med standardmodellpartiklar. Om de godkänns kan experimenten, bland dem de föreslagna FASERν 2- och FLARE-experimenten, börja ta data när High-Luminosity LHC slås på 2029.
FORMOSA-demonstratorn består av scintillatorer. När de interagerar med en laddad partikel sänder scintillatorerna ut fotoner som sedan omvandlas till en elektrisk signal. Medan kosmiska myoner eller de från ATLAS-kollisioner också kan träffa scintillatorerna, avsätter milliladdade partiklar vanligtvis mycket mindre energi i varje lager, vilket skiljer dem från myoner som passerar detektorn.
"Initiala studier med så kallade no-beam data och källtester ser redan lovande ut. Detta markerar ett viktigt steg mot att nå målet att köra demonstratorn i år och en stor demonstration av samarbetsandan i projekten inom Forward Physics Facility, säger projektledaren Matthew Citron från University of California, Davis.
Milliladdade partiklar har blivit ett särskilt fokus för forskning de senaste åren. MilliQan-detektorn, belägen 33 meter från CMS-interaktionspunkten, samt MoEDAL-MAPP nära LHCb, startade datatagning under LHC Run 3.
År 2020, en studie utförd med en mindre demonstrator, MilliQan hade uteslutit förekomsten av milliladdade partiklar för en rad massor och laddningar. Tack vare en högre volym av detektering och dess placering i den längsta fram regionen av LHC-kollisioner, hoppas FORMOSA-experimentet kunna utöka denna sökning.
Tillhandahålls av CERN
