Ahora que han identificado el bosón de Higgs, Los científicos del Gran Colisionador de Hadrones se han fijado en un objetivo aún más esquivo.

Todo lo que nos rodea es materia oscura y energía oscura, la materia invisible que une a la galaxia, pero que nadie ha podido detectar directamente. "Sabemos con certeza que hay un mundo oscuro, y hay más energía en ella que en la nuestra, "dijo LianTao Wang, un profesor de física de la Universidad de Chicago que estudia cómo encontrar señales en aceleradores de partículas grandes como el LHC.

Wang, junto con científicos de la Universidad y Fermilab afiliado a UChicago, creo que pueden llevarnos a sus pistas; en un artículo publicado el 3 de abril en Cartas de revisión física , presentaron un método innovador para acechar la materia oscura en el LHC aprovechando la velocidad ligeramente más lenta de una partícula potencial.

Mientras que el mundo oscuro constituye más del 95 por ciento del universo, los científicos solo saben que existe por sus efectos, como un poltergeist que solo se puede ver cuando empuja algo de un estante. Por ejemplo, sabemos que hay materia oscura porque podemos ver la gravedad actuando sobre ella; ayuda a evitar que nuestras galaxias se separen.

Los teóricos creen que hay un tipo particular de partícula oscura que solo ocasionalmente interactúa con la materia normal. Sería más pesado y duraría más que otras partículas conocidas, con una vida útil de hasta una décima de segundo. Unas cuantas veces en una década los investigadores creen, esta partícula puede quedar atrapada en las colisiones de protones que el LHC crea y mide constantemente.

"Una posibilidad particularmente interesante es que estas partículas oscuras de larga vida están acopladas al bosón de Higgs de alguna manera, que el Higgs es en realidad un portal al mundo oscuro, "dijo Wang, refiriéndose a la última partícula de reserva en la gran teoría de los físicos sobre cómo funciona el universo, descubierto en el LHC en 2012. "Es posible que el Higgs realmente pueda descomponerse en estas partículas de larga duración".

El único problema es separar estos eventos del resto; hay más de mil millones de colisiones por segundo en el LHC de 27 kilómetros, y cada uno de ellos envía paja subatómica en todas direcciones.

Wang, El becario postdoctoral de UChicago, Jia Liu, y el científico del Fermilab Zhen Liu (ahora en la Universidad de Maryland) propusieron una nueva forma de buscar mediante la explotación de un aspecto particular de una partícula tan oscura. "Si es tan pesado, Cuesta energía producir, por lo que su impulso no sería grande, se movería más lentamente que la velocidad de la luz, "dijo Liu, el primer autor del estudio.

Ese retraso de tiempo lo diferenciaría del resto de las partículas normales. Los científicos solo necesitarían ajustar el sistema para buscar partículas que se producen y luego se descomponen un poco más lentamente que todo lo demás.

La diferencia es del orden de un nanosegundo, una mil millonésima de segundo, o menos. Pero el LHC ya tiene detectores lo suficientemente sofisticados como para detectar esta diferencia; un estudio reciente que utilizó datos recopilados de la última ejecución y encontró que el método debería funcionar, además, los detectores se volverán aún más sensibles como parte de la actualización que se está llevando a cabo actualmente.

"Anticipamos que este método aumentará nuestra sensibilidad a las partículas oscuras de larga vida en más de un orden de magnitud, mientras utiliza las capacidades que ya tenemos en el LHC, "Dijo Liu.

Los experimentales ya están trabajando para construir la trampa:cuando el LHC vuelva a encenderse en 2021, después de multiplicar por diez su luminosidad, los tres detectores principales implementarán el nuevo sistema, dijeron los científicos. "Creemos que tiene un gran potencial de descubrimiento, "Dijo Liu.

"Si la partícula está ahí, solo tenemos que encontrar una manera de desenterrarlo, "Dijo Wang." Por lo general, la clave es encontrar la pregunta para hacer ".