Тамни фотон. Трагање за невидљивим

Фотон је елементарна честица повезана са светлошћу. Међутим, око деценију, неки научници су веровали да постоји оно што називају тамним или тамним фотоном. Обичном човеку таква формулација изгледа као контрадикција сама по себи. За физичаре, ово има смисла, јер, по њиховом мишљењу, води ка разоткривању мистерије тамне материје.

Нове анализе података из експеримената на акцелераторима, углавном резултати БаБар детекторпокажи ми где тамни фотон није скривена, односно искључује зоне у којима није пронађена. БаБар експеримент, који је трајао од 1999. до 2008. у СЛАЦ (Станфорд Линеар Аццелератор Центер) у Менло Парку, Калифорнија, прикупио је податке од судари електрона са позитронима, позитивно наелектрисане античестице електрона. Главни део експеримента, тзв ПКП-ИИ, спроведено је у сарадњи са СЛАЦ-ом, Беркли лабораторијом и Националном лабораторијом Лоренс Ливермор. Преко 630 физичара из тринаест земаља сарађивало је на БаБар-у на свом врхунцу.

Најновија анализа користила је око 10% података БаБара забележених у последње две године рада. Истраживања су се фокусирала на проналажење честица које нису укључене у стандардни модел физике. Добијени графикон приказује подручје претраге (зелено) истражено у БаБар анализи података где нису пронађени тамни фотони. Графикон такође приказује области претраге за друге експерименте. Црвена трака показује област за проверу да ли тамни фотони изазивају тзв г-2 аномалијаа бела поља су остала неиспитана на присуство тамних фотона. Дијаграм такође узима у обзир експеримент НА64направљен у ЦЕРН-у.

Фото. Максимилијан Брис/ЦЕРН

Попут обичног фотона, тамни фотон ће пренети електромагнетну силу између честица тамне материје. Такође би могло да покаже потенцијално слабу везу са обичном материјом, што значи да би тамни фотони могли да настају у сударима високе енергије. Претходне претраге нису успеле да пронађу његове трагове, али се генерално претпостављало да се тамни фотони распадају на електроне или друге видљиве честице.

За нову студију у БаБар-у разматран је сценарио у којем се црни фотон формира попут обичног фотона у судару електрона и позитрона, а затим се распада на тамне честице материје невидљиве детектору. У овом случају би се могла детектовати само једна честица – обичан фотон који носи одређену количину енергије. Тако је тим тражио специфичне енергетске догађаје који су одговарали маси тамног фотона. Није нашао такав погодак на масама од 8 ГеВ.

Јуриј Коломенски, нуклеарни физичар у лабораторији Беркли и члан Одсека за физику Универзитета Калифорније у Берклију, рекао је у саопштењу за јавност да ће „потпис тамног фотона у детектору бити једноставан као један високо- енергетски фотон и ниједна друга активност." Један фотон који емитује честица зрака би сигнализирао да се електрон сударио са позитроном и да се невидљиви тамни фотон распао на тамне честице материје, невидљиве детектору, манифестујући се у одсуству било које друге пратеће енергије.

Такође се претпоставља да тамни фотон објашњава неслагање између уочених својстава спина миона и вредности предвиђене Стандардним моделом. Циљ је да се измери ово својство са најпознатијом тачношћу. мионски експеримент г-2спроведено у Ферми Натионал Аццелератор Лаборатори. Како је Коломенски рекао, недавне анализе резултата експеримента БаБар у великој мери „искључују могућност објашњења аномалије г-2 у смислу тамних фотона, али такође значи да нешто друго покреће аномалију г-2“.

Тамни фотон су први пут предложили 2008. Лоттие Ацкерман, Маттхев Р. Буцклеи, Сеан М. Царролл и Марк Камионковски да објасне "г-2 аномалију" у експерименту Е821 у Националној лабораторији Броокхавен.

мрачни портал

Горе поменути експеримент ЦЕРН-а под називом НА64, спроведен последњих година, такође није успео да открије феномене који прате тамне фотоне. Према чланку у „Пхисицал Ревиев Леттерс“, након анализе података, физичари из Женеве нису могли да пронађу тамне фотоне са масама између 10 ГеВ и 70 ГеВ.

Међутим, коментаришући ове резултате, Џејмс Бичам из експеримента АТЛАС изразио је наду да ће први неуспех подстаћи конкурентске АТЛАС и ЦМС тимове да наставе да траже.

Беецхам је коментарисао у Пхисицал Ревиев Леттерс. -

Експеримент сличан БаБар-у у Јапану се зове Белл ИИза коју се очекује да ће дати сто пута више података од БаБара.

Према хипотези научника са Института основних наука у Јужној Кореји, застрашујућа мистерија односа између обичне материје и таме може се објаснити коришћењем модела портала познатог као "дарк акион портал ». Заснован је на две хипотетичке честице тамног сектора, аксиону и тамном фотону. Портал је, као што име каже, прелаз између тамне материје и непознате физике и онога што знамо и разумемо. Повезивање два света је тамни фотон који је на другој страни, али физичари кажу да се може открити нашим инструментима.

Видео о НА64 експерименту:

Лов на мистериозни тамни фотон: експеримент НА64