Физики Сюньюй Лян и Ариэль Житницкий из Университета Британской Колумбии выдвинули необычную гипотезу: загадочные сбои в работе Большого адронного коллайдера (БАК) могут быть косвенным признаком прохождения тёмной материи рядом с ускорителем. Работа принята к публикации в журнале Physical Review D.

Что такое UFO в коллайдере

Годами внутри БАК фиксируют странные сигналы, которые физики называют UFO — «неопознанные падающие объекты». Это внезапные потери пучка протонов. Обычно их связывают с попаданием в пучок микроскопической пыли. Однако остаётся вопрос: что именно стряхивает эту пыль внутри одного из самых чистых и точных научных инструментов.

Гипотеза о тёмной материи

По мнению авторов, причиной могут быть аксионно-кварковые нуггеты (AQN) — гипотетическая форма тёмной материи. Это плотные макроскопические объекты массой до килограмма. Если такой объект пролетит сквозь Землю в пределах примерно 100 километров от коллайдера, возникающая от него слабая акустическая ударная волна теоретически способна чуть заметно сотрясти ускоритель. Этого может хватить, чтобы стряхнуть пылинки в пучок протонов и вызвать сбой.

«БАК можно представить как гигантские и чрезвычайно хрупкие швейцарские часы, которые продолжают идти, несмотря на бесчисленные мелкие возмущения вокруг. В нашей модели фрагмент тёмной материи, проходящий через Землю в десятках километров, может создать крошечную вибрацию — как лёгкий стук по столу под часами», — пояснили исследователи.

Как проверить гипотезу

По расчётам физиков, такие события должны оставлять характерный «отпечаток»: три и более коррелирующих сбоя в пределах двух секунд в последовательных точках 27-километрового тоннеля. Сила сигнала при этом должна быть примерно в пять раз выше фонового шума.

Для проверки не потребуется новое оборудование — у БАК уже есть система мониторинга пучка. Авторы предлагают пересмотреть архивные данные о сбоях в поисках такого отпечатка. В перспективе похожий подход можно применить и на других крупных ускорителях, создав сеть акустических детекторов тёмной материи.

Вкратце

Канадские физики предположили, что странные сбои в Большом адронном коллайдере могут быть связаны с прохождением гипотетических объектов тёмной материи — аксионно-кварковых нуггетов. Слабая ударная волна от таких объектов способна стряхивать пыль в пучок протонов. Характерный признак — несколько коррелирующих сбоев за короткое время. Проверить гипотезу можно по архивным данным мониторинга пучка. Работа принята к публикации в журнале Physical Review D.