המאיץ ההדרוני הגדול בז'נבה לא חשף את קיומו של הקווארק האפל אבל צמצם את מרחב החיפוש בעתיד
השאלה ממה אנחנו עשויים עדיין נשארה פתוחה ונחקרת גם היום על ידי פיזיקאים. הסיפור לא נגמר ביסודות מהטבלה המחזורית. האטום אף הוא מורכב מאלמנטים יסודיים יותר – אלקטרונים מסביב ופרוטונים וניטרונים בגרעין. גם החלקיקים בגרעין מורכבים מאבני יסוד בסיסים יותר הנקראים "קווארקים" (מי שהציע את המילה קווארק היה ההוגה של התורה, גל-מן, ששאב השראה מספרו של ג'יימס ג'ויס). הקווארקים הם החלקיקים המזעריים ביותר שהמדענים מכירים. למעשה אם נסתמך על המודל הסטנדרטי שמתאר את החלקיקים היסודיים בטבע ואת האינטרקציות שלהם, הקווארקים הם חלקיקים נקודתיים. אם זה לא מספיק מפליא, נרחיב כעת את המודל הסטנדרטי ונוסיף לו קווארק חדש שיקרא "הקווארק האפל". זהו חלקיק היפותטי (משוער) שעשוי להסביר את קיומו של החומר האפל. החומר נקרא "אפל" משום שהוא אינו מגיב לפוטונים (חלקיקי האור) ולכן לא ניתן לאתרו דרך טלסקופים אך בהחלט ניתן לחוש בהשפעה הכבידתית שלו.
במחקר שפורסם לאחרונה, הצוות של הגלאי CMS במאיץ הגדול בז'נבה תיארו כיצד ניתן למדוד את החומר האפל ובחנו את קיומו באמצעות המידע שנאסף מהתנגשויות של פרוטון- פרוטון.
אומנם החיפוש לא הניב חלקיק חדש, אך הוא צמצם את האפשרויות לקיומו.
החוקרים ביססו את הניסוי על סמך תיאוריה פשוטה יחסית המרחיבה את המודל הסטנדרטי כדי שיכיל קווארקים אפלים. המודל המורחב מצליח להסביר מדוע בחלקים מסוימים של היקום צפיפות החומר המוכרת זהה לצפיפות המסה האפלה. ההסבר לכך מגיע מהאינטרקציה של החומר האפל והחומר הרגיל דרך חלקיק נוסף המתווך בניהם. אם המתווך היה נוצר במאיץ בז'נבה על ידי התנגשות פרוטון פרוטון, הוא היה מתפרק לקווארק מוכר וקווארק אפל. התוצר מהתנגשות זו יתורגם לשובל של קווארקים רגילים ושובל נוסף שרחוק יותר ממוקד ההתנגשות של קווארקים רגילים שנוצרו מהתפרקות של הקווארקים האפלים. המרחק נובע מזמן ההתפרקות של הקווארקים האפלים לקווארקים המוכרים לנו.
החוקרים מ-CMS בדקו את המידע שנאגר מהתנגשויות של פרוטון - פרוטון בעוצמת אנרגיה של 13 טרה אלקטרון- וולט (יחידת מידה לאנרגיה, בדומה לג'אול) כדי לראות האם קיימים מאורעות המצביעות על החלקיק המתווך. התוצאה הייתה ברורה ולא נצפתה עדות לאותו חלקיק. אומנם התוצאה לא הניבה גילוי של חלקיק חדש, אך היא אפשרה לחוקרים לצמצם את מרחב האפשרויות וכרגע אנו יודעים שאם קיימים קווארקים אפלים הם לא בתווך של 400-1250 ג'יגה אלקטרון וולט הנעים בין 5-225 מילימטר לפני שהם מתפרקים. זוהי התוצאה הראשונה שאי פעם פורסמה בעניין קווארקים אפלים מקבוצת מחקר במאיץ ההדרונים הגדול.
עוד בנושא באתר הידען: