大多数天文学家认为,暗物质占宇宙总质量的85%,它的存在可以解释在星系周围和巨大星系团内可以探测到的明显的额外引力。然而,到目前为止,还没有人能够确定暗物质是由什么组成的。
直到最近,最受怀疑的是一种被称为WIMP的粒子,它是弱相互作用大质量粒子的缩写。这些理论上的粒子被认为几乎不与正常物质相互作用,除非涉及到重力。然而,世界上最大、最强大的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)却未能找到wimp存在的证据。
因此,理论学家们不得不努力寻找暗物质可能是什么的替代理论。
约翰内斯堡威特沃特斯兰德大学的物理学教授Deepak Kar在一份声明中说:“wimp是一类被假设用来解释暗物质的粒子,因为它们不吸收或发射光,也不会与其他粒子发生强烈的相互作用。”“然而,由于到目前为止还没有发现wimp的证据,我们意识到寻找暗物质需要一个范式转变。”
一些暗物质的替代模型假设,暗物质实际上可能与标准模型中的一些粒子发生强烈的相互作用,而不是弱相互作用。标准模型是粒子物理学的一个框架,描述了每一个已知的粒子,以及每个粒子如何相互作用,以及彼此之间的关系。暗物质粒子被认为存在于标准模型的范围之外;相反,预测强相互作用暗物质的模型描述了从基本的“暗夸克”和“暗胶子”开始的理论粒子的整个动物园。它们就像夸克和胶子的暗镜,是所有可见物质的基本组成部分,肯定存在于标准模型中。
现在,卡尔和他以前的学生、现供职于英国曼彻斯特大学的苏坎亚·辛哈(Sukanya Sinha)开发了一种新的方法,可以在大型强子对撞机内发生的质子之间的高能碰撞中寻找这些潜在的暗夸克和暗胶子。
当质子在大型强子对撞机内以接近光速的速度聚集在一起时,它们会被粉碎成组成它们的夸克和胶子,这些夸克和胶子会迅速衰变,产生大量短命的亚原子粒子。这些粒子雨被称为“喷流”。
卡尔和辛哈的想法构成了辛哈博士学位的基础,即暗夸克和暗胶子可能会衰变产生一种粒子的混合物,其中一些是普通的,一些是暗的。这将导致他们所说的“半可见”喷流。他们解释说,喷流是成对产生的,如果一个正常的喷流和一个半可见的喷流并排产生,暗粒子就会带走一些能量,导致能量不平衡的读数,因为暗粒子看不见。