Hitta källan till mörk materia är ett av de viktigaste områdena i modern astronomi, och Higgs bosonen kan vara nyckeln.
Bekräftelse av upptäckten av Higgs boson kom till oss år 2012 efter dussintals år av sökning. Higgs boson, teoretiskt förutspådd på 1960-talet och experimentellt bekräftad vid Large Hadron Collider nära Genève, Schweiz, ledde till slut till Nobelpriset i fysik till Peter Higgs och François Engler.
Som vi redan vet medierar Higgs-partikeln Higgs-fältet, vilket ger massor till all materia. Upptäckten av Higgs bosonen vid Large Hadron Collider blev det "saknade elementet" av standardmodellen för fysik. Standardmodellen definierar vår förståelse för kvantvärlden. En typ av receptbok som gör det möjligt för oss att förstå hur subatomära partiklar och krafter samverkar i liten skala.
Men även om standardmodellen fungerar för de flesta av våra uppgifter är det inte en omfattande modell. I synnerhet innehåller standardmodellen inte gravitation - uppenbarligen en väldigt viktig utelämning. Dessutom förutser standardmodellen inte källan till den mystiska mörka materien - ett faktum som blir alltmer kontroversiellt idag. Kosmologiska studier förutsäger att 84 procent av universum består av mörk materia, som kan ha gravitationskraft och inte interagerar med elektromagnetisk kraft. Denna typ av materia, känd som icke-baryonisk materia, kan inte ses, men effekterna blir tydliga, till exempel när man observerar gravitationseffekter i kluster av galaxer. Vi kan vara säkra på detta, men vi kan helt enkelt inte se det och kan därför inte fullt ut förstå dess natur.
Det finns många teorier som föreslår olika exotiska källor till mörk materia, men en ny modell som presenteras av en grupp forskare ledd av partikelteoretikern Christopher Peterson från Chalmers tekniska högskola i Sverige kommer att testas när Large Hadron Collider startar om våren.
Peterson föreslår att Higgs boson kan förfallna. Detta förfall bestäms av supersymmetri. Supersymmetri förutsäger att det finns mer massiva "superpartners" av kända partiklar som existerar utanför ramen för standardmodellen. Även om det redan fanns tips om dessa supersymmetriska partiklar var de slutliga observationerna mycket svåra att spåra. Detektorerna från Large Hadron Collider såg inte direkt Higgs bosonen när den upptäcktes. För otaliga partikelkollisioner har ATLAS- och CMS-detektorerna långsamt skapat en bild av partiklar efter kollisioner, vilket skjutit ut den energi som genereras av protoner som roterar i motsatta riktningar. Från denna partikelkollisionsenergi framkom Higgs bosoner, snabbt förfallna till andra partiklar, som detektorerna kunde mäta, till exempel, muoner (den mer massiva kusinen av elektronen). Dessa typer av "fingeravtryck" av Higgs boson blev bevis på att Higgs bosonen existerar.
Nu har Petersons lag föreslagit att om supersymmetri är verkligt, kan Higgs boson ha ett annat sönderfallsläge, förfallna i fotoner och mörka partiklar.
"Det här är en dröm för en teoretisk fysiker i partikelfysik. LHC är det enda stället där modellen kan testas," sa Peterson.
