Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα επέκτειναν την αναζήτηση για μικροσκοπικές κβαντικές μαύρες τρύπες στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) του CERN.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Progress in High Energy Physics από τους ερευνητές Tamas Vami και Danyi Zhang. Η ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα από τον ανιχνευτή CMS για να εξετάσει αν τέτοια φαινόμενα μπορούν να επιλύσουν το πρόβλημα της ιεραρχίας στη φυσική, δηλαδή το γιατί η βαρύτητα είναι σημαντικά ασθενέστερη από τις υπόλοιπες θεμελιώδεις δυνάμεις.
Νέα μέθοδος ανάλυσης δεδομένων
Η θεωρία υποστηρίζει ότι αν υπάρχουν επιπλέον διαστάσεις χώρου, η βαρύτητα μπορεί να γίνει ισχυρότερη σε μικρές κλίμακες, επιτρέποντας τον σχηματισμό στιγμιαίων κβαντικών μαύρων τρυπών κατά τις συγκρούσεις πρωτονίων. Αυτά τα υποθετικά σώματα θα εξατμίζονταν αμέσως, παράγοντας μια σφαιρική διασπορά σωματιδίων υψηλής ενέργειας.
Για την ανάλυση των δεδομένων της περιόδου 2016-2018, οι ερευνητές εφάρμοσαν μια νέα τεχνική μηχανικής μάθησης που βασίζεται στην απόσταση φασικού χώρου (phase-space distance) και σε μηχανές διανυσμάτων υποστήριξης (SVM).
Η μέθοδος αυτή αποδείχθηκε αποτελεσματικότερη από τις παραδοσιακές μεταβλητές σφαιρικότητας στον διαχωρισμό του σήματος από το υπόβαθρο άλλων γεγονότων.
Όρια στις θεωρίες και μελλοντικές προοπτικές
Η έρευνα δεν εντόπισε ενδείξεις παραγωγής κβαντικών μαύρων τρυπών έως την κλίμακα των 12 TeV. Το αρνητικό αυτό αποτέλεσμα θέτει αυστηρά όρια στα θεωρητικά μοντέλα, αποκλείοντας την ύπαρξη περισσότερων από δύο επιπλέον διαστάσεων υπό τις συγκεκριμένες παραμέτρους.
Παράλληλα, οι ερευνητές εξέτασαν την πιθανότητα σχηματισμού σφαλερονίων, υποθετικών δομών που θα μπορούσαν να εξηγήσουν την ασυμμετρία ύλης και αντιύλης στο σύμπαν, χωρίς επίσης να εντοπίσουν σχετικές αλληλεπιδράσεις.
Η νέα μέθοδος ανάλυσης αναμένεται να αξιοποιηθεί μελλοντικά στον αναβαθμισμένο επιταχυντή HL-LHC για την αναζήτηση νέων σωματιδίων.