En face de Coûts alléchantslongues heures de construction et l’administration Trump Slashing du financement des sciences fédéralesles physiciens ont proposé une alternative moins chère à la prochaine génération de supercollideurs de particules – regardant les trous noirs.
Les scientifiques espéraient initialement que les particules insaisissables qui composent matière noire Serait craché par des collisions de protons à haute énergie à l’intérieur du grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, mais jusqu’à présent, aucune détection de ce type n’a été faite.
Trouver la matière noire pourrait donc signifier des décennies d’attente jusqu’à ce que Nouvelle énergie plus élevée, supercollideurs sont construits.
Ou peut-être pas, selon un groupe de chercheurs. Publier leurs conclusions le 3 juin dans la revue Lettres d’examen physiqueils suggèrent que les réponses que nous recherchons pourraient être dans des collisions violentes à l’intérieur du rapide disques d’accrétion qui entourent d’énormes trous noirs.
« L’un des grands espoirs de collideurs de particules comme le grand collisionneur de hadrons est qu’il générera des particules de matière noire, mais nous n’avons pas encore vu de preuves », a déclaré le co-auteur de l’étude Joseph Silkprofesseur d’astrophysique à l’Université Johns Hopkins et à l’Université d’Oxford, Royaume-Uni dit dans un communiqué. « C’est pourquoi il y a des discussions en cours pour construire une version beaucoup plus puissante, un supercollider de nouvelle génération. Mais alors que nous investissons 30 milliards de dollars et attendons 40 ans pour construire ce supercollider – la nature peut donner un aperçu de l’avenir dans Super Massive trous noirs. «
Les colliders de particules fonctionnent en écrasant les particules les uns dans les autres à des vitesses quasi-lumière, créant des interactions à partir desquelles les éléments les plus fondamentaux de l’univers émergent brièvement comme des débris à haute énergie. C’est de ces collisions que le LHC a découvert le Boson de Higg En 2012, la particule insaisissable qui donne à tous les autres leur masse.
Mais malgré cette découverte Et beaucoup d’autres (Parallèlement aux contributions clés au développement d’Internet, de l’informatique et de certaines thérapies contre le cancer), le LHC n’a pas encore produit de matière noire, peut-être parce qu’elle est incapable d’atteindre les énergies nécessaires pour produire ses particules.
L’une des composantes les plus mystérieuses de l’univers, Dark Matter représente environ 27% du contenu manquant de notre Cosmos. Mais il n’interagit pas avec la lumière, il n’a donc pas encore été directement détecté. Cela signifie que malgré innombrable observations Parmi les façons dont il façonne notre univers, les scientifiques ne sont toujours pas sûrs d’où vient la matière noire, ou même ce qu’elle est.
À la recherche d’une nouvelle source de particules de matière noire, les chercheurs derrière la nouvelle étude se sont tournés vers des trous noirs. Les observations par des télescopes spatiales ont révélé que les trous noirs qui tournent rapidement peuvent Lancez des jets massifs de plasma des disques d’accrétion de matière chaude qui les entourent.
Et selon les calculs des chercheurs, ces jets pourraient être beaucoup plus puissants que la première pensée – permettant aux particules de colliter à des niveaux d’énergie similaires à ceux prévus pour les futurs supercollideurs.
« Certaines particules de ces collisions descendent dans la gorge du trou noir et disparaissent pour toujours », a déclaré Silk. « Mais à cause de leur énergie et de leur élan, certains sortent également, et ce sont ceux qui sortent qui sont accélérés à des énergies sans précédent. »
L’équipe de Silk a calculé que l’énergie produite par les avions de trous noirs pourrait être « aussi puissant que vous obtenez d’un supercollider, ou plus », ajoutant que « il est très difficile de dire quelle est la limite ».
Pour détecter les particules zippant à partir de collisions de trous noirs, les chercheurs proposent de les suivre avec des observatoires conçues pour étudier les supernovae, telles que l’observatoire de neutrinos Icecube du pôle Sud ou le télescope neutrino-neutrino kilomètre.
« Si des trous noirs supermassifs peuvent générer ces particules par des collisions de protons à haute énergie, alors nous pourrions obtenir un signal sur Terre, des particules de grande énergie très à haute énergie passent rapidement à travers nos détecteurs », a déclaré Silk. « Ce serait la preuve d’un nouveau collisionneur de particules dans les objets les plus mystérieux de l’univers, atteignant des énergies qui seraient inaccessibles dans tout accélérateur terrestre. Nous verrions quelque chose avec une signature étrange qui fournit une preuve de matière sombre, ce qui est un peu plus un saut mais c’est possible. »
