Fisikawan Mengejar Foton-Foton Gelap saat Large Hadron Collider Semakin Kuat

Ilmuwan yang bekerja pada eksperimen Compact Muon Solenoid (CMS) di CERN telah menerbitkan data terbaru dalam pencarian mereka untuk partikel eksotik yang hidup lama yang dikenal sebagai foton gelap.

Yuk Makan Kontroler Xbox Cokelat

Foton gelap (juga disebut foton tersembunyi) berbeda dari foton biasa – partikel cahaya – dalam hal mereka diduga memiliki massa, menjadikannya kandidat utama untuk menjelaskan materi gelap. Materi gelap adalah istilah umum untuk menjelaskan sesuatu yang tampaknya tak terlihat di ruang angkasa yang hanya diamati melalui efek gravitasi, tetapi belum pernah dideteksi secara langsung, dan tidak ada yang yakin apa sebenarnya itu.

Fisikawan di CMS berusaha mengubah hal itu. Seperti partikel yang dihasilkan dalam percobaan lain di CERN, foton gelap hipotetis akan dihasilkan dari peluruhan partikel lain: boson Higgs, yang diusulkan pada tahun 1960-an dan terkenal diamati pada tahun 2012. Boson Higgs diduga terurai menjadi foton gelap, yang kemudian akan terurai menjadi muon tergeser. Kolaborasi CMS sedang berusaha membatasi parameter di mana proses itu akan terjadi.

Large Hadron Collider CERN memulai run ketiganya pada bulan Juli 2022, dengan kapasitas tumbukan partikel yang lebih besar dari run sebelumnya. Ini berarti algoritme eksperimen CMS – atau “trigger” – yang mendeteksi tumbukan menarik memiliki lebih banyak peristiwa untuk disaring, dan dengan demikian lebih banyak peluang untuk melihat muon tergeser yang dihasilkan dari foton gelap.

Grafik yang menunjukkan bagaimana sinyal muon dapat dilacak kembali ke titik peluruhan partikel yang hidup lama. Grafik: CMS/CERN

“Kami benar-benar meningkatkan kemampuan kami untuk mendeteksi muon tergeser,” kata Juliette Alimena dari eksperimen CMS dalam sebuah pernyataan. “Ini memungkinkan kami mengumpulkan jauh lebih banyak peristiwa daripada sebelumnya dengan muon yang tergeser dari titik tumbukan oleh jarak dari beberapa ratus mikrometer hingga beberapa meter. Berkat perbaikan ini, jika foton gelap ada, CMS sekarang jauh lebih mungkin untuk menemukannya.”

MEMBACA  UBS meningkatkan target saham Neurocrine Bio berdasarkan prospek yang kuat menurut Investing.com

Foton gelap dianggap hidup lama, menurut standar partikel: mereka ada selama sepersepuluh miliar detik. Meskipun usianya yang panjang, mereka sulit untuk dilihat – itulah mengapa belum ada yang melakukannya. Faktanya, pencarian foton gelap telah berlangsung selama bertahun-tahun. “Pencarian foton gelap secara bersamaan mudah dan menantang,” kata fisikawan James Beacham kepada Gizmodo pada tahun 2018. “Mudah karena konsepnya umum dan cukup sederhana sehingga merancang pencarian eksperimental cukup mudah, tetapi menantang karena kami benar-benar tidak tahu di mana dalam ruang parameter foton gelap bisa berada.”

Beberapa ilmuwan sedang mencari materi gelap menggunakan cermin kecil, sementara yang lain mencoba menangkap frekuensinya dengan “radio materi gelap.” Di CMS, fisikawan mencoba melihat partikel saat terurai menjadi pasangan muon.

Untuk mendukung CMS, Large Hadron Collider akan segera ditingkatkan. High Luminosity-LHC yang akan datang akan meningkatkan luminositas fasilitas tersebut sebanyak 10 kali lipat dan meningkatkan jumlah boson Higgs yang harus diteliti oleh fisikawan sebanyak satu derajat. HL-LHC diharapkan siap beroperasi pada tahun 2029. Sementara itu, Run 3 LHC akan terus berlangsung hingga 2026.

Data dari tabrakan partikel terus mengungkapkan partikel subatomik baru untuk diteliti, tetapi beberapa – yang diduga bertanggung jawab atas materi gelap di alam semesta – tetap tidak terlihat. Setidaknya untuk saat ini.

Lebih lanjut: 10 Tahun Setelah Boson Higgs, Apa yang Menjadi Hal Besar Berikutnya dalam Fisika?