Fizycy pracujący na Wielkim Zderzaczu Hadronów poinformowali właśnie, że po raz kolejny nie udało im się w nowym eksperymencie odkryć cząstek ciemnej materii, ale jednocześnie udało się nałożyć nowe ograniczenia, które pozwolą lepiej projektować kolejne programy poszukiwania ciemnej materii.
Przez bardzo długi czas naukowcy skłaniali się ku teorii mówiącej, że ciemna materia składa się z tzw. słabo oddziałujących masywnych cząstek (WIMP, ang. Weakly Interacting Massive Particles). Ich nazwa odnosi się do tego, że nie wchodzą one w żadne interakcje z materią zwyczajną, za wyjątkiem grawitacji. Problem jednak w tym, że eksperymenty prowadzone w Wielkim Zderzaczu Hadronów, czyli w największym akceleratorze cząstek na Ziemi nie były w stanie potwierdzić ich istnienia. Z tego też powodu naukowcy postanowili zmienić nieco paradygmat prowadzonych poszukiwań.
Alternatywne modele ciemnej materii wskazują, że cząstki ciemnej materii mogą w rzeczywistości silnie oddziaływać przynajmniej z częścią cząstek Modelu Standardowego. Mogłoby do tego dochodzić w przypadku gdyby ciemna materia składała się — tak samo jak materia zwyczajna — z całej palety przeróżnych cząstek, tj. ciemnych kwarków, czy ciemnych gluonów, które byłyby odpowiednikami swoich jasnych cząstek zawartych w Modelu Standardowym.
Prof. Deepak Kar z Uniwersytetu Witwatersrand w Johannesburgu zaproponował właśnie nowy sposób poszukiwania teoretycznych ciemnych kwarków i ciemnych gluonów w wysokoenergetycznych zderzeniach między protonami, do których dochodzi w trakcie eksperymentów prowadzonych w Wielkim Zderzaczu Hadronów.
To właśnie w takich zderzaniach, w których zderzają się ze sobą protony poruszające się z prędkościami bliskimi prędkości światła, dochodzi do ich rozbicia na tworzące je kwarki i gluony, które niemal natychmiast ulegają rozpadowi, tworząc swoisty deszcz krótkotrwałych cząstek subatomowych. Według Kara w tych samych zderzeniach także ciemne kwarki i ciemne gluony mogą rozpadać się, tworząc lawinę cząstek, w których część jest zwyczajna, a część ciemna. Gdyby tak było, powinno dochodzić do powstawania częściowo niewidocznego deszczu cząstek subatomowych.
Zważając na to, że takie deszcze, zwane dżetami, powstają zawsze w parach, gdyby udało się zaobserwować jeden normalny, a jeden częściowo niewidoczny dżet, wiedzielibyśmy, że ciemne cząstki subatomowe tworzące niewidoczną część dżetu odprowadzają część energii, prowadzą do mierzalnej nierównowagi energetycznej.
Taki eksperyment Kar wraz ze swoją doktorantką przeprowadził w eksperymencie ATLAS w ramach Wielkiego Zderzacza Hadronów. Precyzyjna analiza danych jak na razie nie doprowadziła do odkrycia częściowo niewidocznych dżetów. Warto jednak pamiętać, że nie oznacza to jeszcze, że one nie istnieją. Wyniki eksperymentu pozwoliły na nałożenie górnych ograniczeń na właściwości teoretycznych ciemnych kwarków i gluonów. Uwzględnienie ich w kolejnych eksperymentach zwiększy szanse na wykrycie tych cząstek, a tym samym na zrewolucjonizowanie naszych poszukiwań tego, z czego składa się 85 proc. materii we wszechświecie. Gra jest zatem warta świeczki, tej jasnej, jak i tej ciemnej.
