Alle bekende elementaire deeltjes hebben elektrische ladingen die gehele veelvouden zijn van een derde van de elektronenlading. Maar sommige theorieën voorspellen het bestaan ​​van "milli-geladen" elementaire deeltjes die een veel kleinere lading zouden hebben dan de elektronenlading en die de ongrijpbare donkere materie die het universum vult, zouden kunnen verklaren. Een internationaal team van onderzoekers heeft nu melding gemaakt van de eerste zoektocht bij de Large Hadron Collider (LHC) - en meer in het algemeen bij elke hadron-botser - naar elementaire deeltjes met een lading kleiner dan een tiende van de elektronlading.

Veel eerdere onderzoeken hebben geprobeerd om milli-geladen deeltjes te vinden, beide direct, bij collider- en niet-collider-experimenten, en indirect, met behulp van astronomische waarnemingen. Maar milli-geladen deeltjes met massa's tussen ongeveer 1 miljard elektronvolt (GeV) en 100 GeV blijven grotendeels onontgonnen vanwege het gebrek aan gevoeligheid van stroomdetectoren voor dergelijke deeltjes.

Dit is waar een voorgestelde detector genaamd milliQan een verschil zou kunnen maken. De detector zou gevoelig zijn voor 1-100 GeV milli-geladen deeltjes geproduceerd in proton-protonbotsingen bij de LHC, door de lichtflits die in zijn binnenste wordt gecreëerd door de passage van zo'n deeltje. De detector moet nog worden goedgekeurd, en indien goedgekeurd dan gebouwd, maar een demonstratordetector die slechts 1% van de volledige detector uitmaakt en die in 2017 bij de LHC werd geïnstalleerd en in 2018 gegevens verzamelde, heeft nu veelbelovende resultaten opgeleverd.

De gegevens van de milliQan-demonstrator sluiten het bestaan ​​uit van milli-geladen deeltjes met massa's tussen 20 en 4700 MeV voor ladingen die variëren tussen 0,006 en 0,3 keer de elektronlading. afhankelijk van de massa. De resultaten zijn consistent met die eerder verkregen door andere experimenten en vertegenwoordigen de eerste onderneming van een hadron-botser in het gebied van deeltjes met een lading kleiner dan 0,1 maal de elektronenlading.

"We zijn erg blij met deze resultaten van de demonstrator. Het heeft zeker het oorspronkelijke doel bereikt om feedback te geven over ons ontwerp en ons ervaring te geven met de werking ervan, maar om aan te tonen dat we met slechts een prototype van slechts 1% al in staat waren om nieuwe beperkingen op te leggen aan de eigenschappen van milli-geladen deeltjes was een mooie bonus. We zijn er nu vrij zeker van dat de milliQan-detector op ware grootte zal presteren zoals verwacht, en we kijken ernaar uit om de financiering rond te krijgen om dit mogelijk te maken, " zegt Chris Hill, mede-woordvoerder van de milliQan-samenwerking.