Ny nitte i jagten på mørkt stof

Et nyt forsøg på at lede efter spor efter partikler af mørkt stof ved Cern har ikke bragt partiklerne frem i lyset.

Ikke-resultat har dog samtidig gjort det muligt at sætte nye grænser for egenskaber af eventuelle partikler af mørkt stof med lav masse, dvs. op til 10 gange tungere end en proton.

Higgsbosonen, der dannes i Large Hadron Collider ved Cern under sammenstød mellem energirige protoner, giver også partikelfysikere mulighed for at øge deres forståelse af partikler af mørkt stof. Astrofysikere mener, at mørkt stof udgør en langt større del af universets samlede masse end de velkendte partikler, der danner basis for galakser, stjerner og levende organismer.

En analyse af partikelsammenstødene ved LHC i 2011 og 2012 har dog foreløbig ikke indikeret, at partikler af mørkt stof er dannet ved henfald af Higgsbosonen, som det er beskrevet som en mulighed i visse teorier.

Det redegør de mange forskere, der er tilknyttet Atlas-detektoren ved LHC, for i en ny artikel i Physical Review Letters, som er omtalt af internettidsskriftet Physics.

Bevægelesmængde røber tilstedeværelsen af et usynligt henfald

Cern erklærede i 2012 Higgsbosonen for opdaget på baggrund af målinger, der viste, at Higgsbosonen kunne henfalde til to fotoner for gammastråling eller to Z-bosoner. De sidstnævnte er partikler med masse knyttet til den svage kernekraft på samme måde, som masseløse fotoner er knyttet til den elektromagnetiske kraft.

Fotonerne kan detekteres direkte i Atlas. Det samme kan henfaldet af Z-bosonen til elektroner og myoner.

Det er dog også muligt, at kollisionerne i LHC kan producere en Z-boson og en Higgsboson, og at den sidste henfalder på en måde, som detektorerne ikke kan opfange. Det kan være til neutrinoer eller partikler af mørkt stof. Det kaldes derfor for usynligt henfald.

En analyse af data viste, at henfaldet af Higgsbosonen i 75 procent af tilfældene var usynligt. Forskerne identificerede henfaldene ud fra målinger af de par af elektroner eller myoner, som skyldes henfaldet af Z-bosonen, og den manglende bevægelsesmængde, som derved måtte være tilgået Higgsbosonen.

Dette resultat var dog helt konsistent med den standardmodel for partikelfysikken, som ikke inkluderer tilstedeværelsen af partikler af mørkt stof. Det var altså lige efter bogen.

En lang række helt andre forsøg andre steder på at påvise eksistensen af mørkt stof har heller ikke haft succes.

Det er dog værd at notere sig det velkendte udtryk ‘Absence of evidence is not evidence of absence’, så eftersøgningen efter mørkt stof fortsætter.