Темен фотон. Во потрага по невидливото

Фотонот е елементарна честичка поврзана со светлината. Сепак, околу една деценија, некои научници веруваа дека постои она што тие го нарекуваат темен или темен фотон. За обичен човек, таквата формулација се чини дека е контрадикторност сама по себе. За физичарите, ова има смисла, бидејќи, според нивното мислење, тоа води до откривање на мистеријата на темната материја.

Нови анализи на податоци од експерименти со акцелератори, главно резултати Бар детекторпокажи ми каде темен фотон не е скриен, односно исклучува зони каде што не е пронајден. Експериментот BaBar, кој се одвиваше од 1999 до 2008 година во SLAC (Стенфорд линеарен акцелераторски центар) во Менло Парк, Калифорнија, собра податоци од судири на електрони со позитрони, позитивно наелектризирани електронски античестички. Главниот дел од експериментот, наречен ПКП-II, беше спроведено во соработка со SLAC, Berkeley Lab и Lawrence Livermore National Laboratory. Над 630 физичари од тринаесет земји соработуваа на BaBar на неговиот врв.

Последната анализа користеше околу 10% од податоците на BaBar снимени во последните две години од работењето. Истражувањето се фокусираше на пронаоѓање на честички кои не се вклучени во Стандардниот модел на физиката. Резултирачкиот заговор ја прикажува областа за пребарување (зелена) истражена во анализата на податоците на BaBar каде што не беа пронајдени темни фотони. Графиконот покажува и области за пребарување за други експерименти. Црвената лента ја покажува областа за да се провери дали темните фотони предизвикуваат т.н g-2 аномалијаа белите полиња останале неиспитани за присуство на темни фотони. Графиконот исто така зема предвид експеримент NA64направени во ЦЕРН.

Фотографија. Максимилијан Брис/ЦЕРН

Како обичен фотон, темниот фотон ќе пренесе електромагнетна сила помеѓу честичките од темната материја. Исто така, може да покаже потенцијално слаба врска со обичната материја, што значи дека темните фотони може да се произведат при судири со висока енергија. Претходните пребарувања не успеаја да најдат траги од него, но генерално се претпоставуваше дека темните фотони се распаѓаат во електрони или други видливи честички.

За една нова студија во BaBar, беше разгледано сценарио во кое црн фотон се формира како обичен фотон при судир на електрон-позитрон, а потоа се распаѓа во темни честички на материјата невидливи за детекторот. Во овој случај, можеше да се открие само една честичка - обичен фотон кој носи одредена количина на енергија. Така, тимот бараше специфични енергетски настани што одговараат на масата на темниот фотон. Тој не најде таков погодок на масите од 8 GeV.

Јури Коломенски, нуклеарен физичар во лабораторијата Беркли и член на Катедрата за физика на Универзитетот во Калифорнија, Беркли, во соопштението за печатот рече дека „потписот на темниот фотон во детекторот ќе биде едноставен како еден висок енергетски фотон и никаква друга активност“. Еден фотон емитиран од честичка со зрак би сигнализирал дека електрон се судрил со позитрон и дека невидливиот темен фотон се распаднал во темни честички на материјата, невидливи за детекторот, манифестирајќи се во отсуство на каква било друга придружна енергија.

Темниот фотон е исто така постулиран да го објасни несовпаѓањето помеѓу набљудуваните својства на мионскиот спин и вредноста предвидена од Стандардниот модел. Целта е да се измери ова својство со најпозната точност. мионски експеримент g-2спроведена во Националната акцелераторска лабораторија Ферми. Како што рече Коломенски, неодамнешните анализи на резултатите од експериментот BaBar во голема мера „ја исклучуваат можноста за објаснување на аномалијата g-2 во однос на темните фотони, но тоа исто така значи дека нешто друго ја поттикнува аномалијата g-2“.

Темниот фотон првпат беше предложен во 2008 година од страна на Лоти Акерман, Метју Р.

темниот портал

Споменатиот експеримент на ЦЕРН наречен NA64, спроведен во последниве години, исто така не успеа да ги открие феномените што ги придружуваат темните фотони. Како што е објавено во напис во „Physical Review Letters“, по анализата на податоците, физичарите од Женева не можеле да пронајдат темни фотони со маса од 10 GeV до 70 GeV.

Сепак, коментирајќи ги овие резултати, Џејмс Бичам од експериментот АТЛАС изрази надеж дека првиот неуспех ќе ги поттикне конкурентните тимови АТЛАС и ЦМС да продолжат да бараат.

Бичам коментираше во Physical Review Letters. -

Експериментот сличен на БаБар во Јапонија се нарекува Бел IIшто се очекува да даде сто пати повеќе податоци од BaBar.

Според хипотезата на научниците од Институтот за основни науки во Јужна Кореја, прогонувачката мистерија на врската помеѓу обичната материја и темнината може да се објасни со помош на модел на портал познат како „портал за темно аксија ». Се заснова на две хипотетички честички на темниот сектор, аксионот и темниот фотон. Порталот, како што сугерира името, е транзиција помеѓу темната материја и непознатата физика и она што го знаеме и разбираме. Поврзувањето на овие два света е темен фотон кој се наоѓа на другата страна, но физичарите велат дека може да се открие со нашите инструменти.

Видео за експериментот NA64:

Лов за мистериозниот темен фотон: експериментот NA64