O conselho de pesquisa do CERN aprovou o experimento de pesquisa direta, dando luz verde para a assembleia, instalação e uso de um instrumento que procurará novas partículas fundamentais no Grande Colisor de Hádrons em Genebra, Suíça.

Iniciado por físicos da Universidade da Califórnia, Irvine, o projeto FASER de cinco anos é financiado por doações de US $ 1 milhão cada da Heising-Simons Foundation e da Simons Foundation - com apoio adicional do CERN, a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear.

O foco do FASER é encontrar luz, partículas de interação extremamente fraca que até agora iludiram os cientistas, mesmo nos experimentos de alta energia conduzidos no LHC operado pelo CERN, o maior acelerador de partículas do mundo.

"Sete anos atrás, cientistas descobriram o bóson de Higgs no Grande Colisor de Hádrons, completando um capítulo em nossa busca pelos blocos de construção fundamentais do universo, mas agora estamos procurando por novas partículas, "disse o co-líder da FASER Jonathan Feng, Professor de física e astronomia da UCI. "O problema da matéria escura mostra que não sabemos do que a maior parte do universo é feita, então temos certeza de que novas partículas estão por aí. "

Feng, um físico teórico, contará com a companhia de colaboradores do CERN, bem como de outros cientistas de instituições de pesquisa na Europa, China, Japão e Estados Unidos. A equipe FASER será composta por 30 a 40 membros, relativamente pequeno em comparação com outros grupos que realizam experimentos no LHC.

O instrumento FASER também é compacto, medindo cerca de 1 metro de diâmetro e 5 metros de comprimento. Ele será colocado em um ponto específico ao longo do loop de 16 milhas do LHC, cerca de 480 metros (1, 574 pés) de distância do gigantesco, Instrumento de seis andares usado pela Colaboração ATLAS para descobrir o bóson de Higgs.

Conforme os feixes de prótons passam pelo ponto de interação no instrumento ATLAS, eles podem criar novas partículas que passarão pelo concreto no túnel do LHC e, em seguida, no instrumento FASER, que irá rastrear e medir o progresso de sua decadência. O FASER coletará dados a qualquer momento em que o ATLAS estiver operando.

"Uma das vantagens do nosso projeto é que conseguimos emprestar muitos dos componentes do FASER - detectores de silício, calorímetros e eletrônicos - das colaborações ATLAS e LHCb, "disse Jamie Boyd, Cientista pesquisador do CERN e co-porta-voz do projeto. "Isso nos permite montar um instrumento que custa quase centenas de vezes menos do que os maiores experimentos do LHC."

Outra vantagem é o cronograma de construção rápido da FASER. De acordo com o físico experimental da FASER Dave Casper, Professor associado de física e astronomia da UCI, alunos de pós-graduação que se juntam à equipe agora poderão participar do ciclo de vida completo do experimento - desde a montagem e instalação até a coleta de dados e relatórios sobre os resultados - algo que cientistas em projetos maiores do LHC, algumas das quais levaram décadas para serem projetadas e construídas, só poderia sonhar.

O detector FASER, que será um dos apenas oito instrumentos de pesquisa do LHC, está sendo construído e instalado durante o hiato atual do colisor e coletará dados de 2021 a 2023. O LHC será desligado novamente de 2024 a 2026. Durante esse período, a equipe espera instalar o detector FASER 2 maior, que será capaz de desvendar uma gama ainda maior de misteriosos, partículas ocultas.

Esta área de pesquisa tem fortes ligações com os esforços anteriores da UCI. O membro fundador do corpo docente Frederick Reines ganhou o Prêmio Nobel em 1995 por sua co-descoberta de neutrinos em 1956.

"Em algum sentido, estamos seguindo essa tradição procurando por partículas de luz de interação extremamente fraca, como o neutrino, "Feng disse." Agora sabemos que os neutrinos constituem uma parte do universo, mas muito menos de 1 por cento da matéria escura. Estamos tentando descobrir o que constitui o resto. "