Efter många års förberedelser har CERN godkänt ett nytt experiment:Search for Hidden Particles (SHiP). Fysikern Alexey Boyarsky var med från start. "Vi vet att det finns fysik som saknas och vi siktar på att hitta den."
"I slutändan försöker vi fånga hela universum i en enda teori", säger Boyarsky, som är professor i teoretisk fysik vid Leiden Institute of Physics. "Standardmodellen verkade vara just det men det saknades alltid något. Med upptäckten av Higgs-bosonen 2012 trodde vi att modellen var komplett", säger han. "Men sedan insåg vi att det inte kunde vara det."
"Den här historien började 2006 när vi var några teoretiker med en idé. 2013 var vi 16 år och publicerade en avsiktsförklaring. Nu är det ett samarbete mellan 54 institut i 18 länder. I Leiden har många forskare redan studerat teorin bakom SHiP och till och med främjat den."
"Du förstår, vi observerar saker som borde vara omöjliga enligt standardmodellen. Det är inget man kan ignorera." Tre mysterier råder, förklarar Boyarski. "Vårt första mysterium är välkänt:mörk materia. För det andra lärde vi oss att neutriner har massa även om de inte borde. Och slutligen, det finns mycket mer regelbunden materia än antimateria även om vi förväntar oss att det ska finnas lika mycket av båda. "
Det betyder att det måste finnas ny fysik som ännu inte har upptäckts, enligt professorn. "Det kan bara vara några nya partiklar. Men det kan också vara något banbrytande som kräver att vi omprövar fysikens grundläggande begrepp."
I decennier har tillvägagångssättet för att hitta nya partiklar varit att bygga större och större partikelacceleratorer, som Large Hadron Collider vid CERN. Det tar många år och resurser att bygga dessa maskiner, men än så länge utan några tecken på den saknade fysik som Boyarsky jagar. "Det finns en annan typ av experiment som skulle kunna ge oss de svar vi letar efter, men det har aldrig eftersträvats."
De befintliga anläggningarna fokuserar på det som kallas energigränsen. Detta är för relativt tunga, kortlivade partiklar. Du kolliderar med dem i höga hastigheter och de sönderfaller till andra partiklar. Boyarsky och hans kollegor föreslår att utforska intensitetsgränsen. Förhoppningen är att observera mer sällsynta och lättare partiklar, som knappt interagerar med någonting. "Jag tror att vi har lika stor chans att hitta den saknade fysiken vid var och en av dessa gränser."
Den nya detektorn kommer att använda en protonstråle från en befintlig anläggning vid CERN och slå ihop den med ett specialdesignat mål. "Detta producerar mycket partiklar. De kända kommer att filtreras bort och vi får se vad vi har kvar. Förhoppningsvis nya partiklar", säger Boyarsky. "Vår utmaning nu är att börja bygga så snart som möjligt. Vi kan bara göra detta när den nuvarande anläggningen stängs av mellan cyklerna. Nästa tillfälle är 2026. Missar vi det får vi vänta ytterligare sex år."
"Jag har turen att arbeta med många spännande projekt. Men det här är definitivt ett av de viktigaste ögonblicken i min karriär."
Tillhandahålls av Leiden University
