Қараңғы фотон. Көрінбейтінді іздеу

Фотон – жарықпен байланысқан элементар бөлшек. Алайда, шамамен он жыл бойы кейбір ғалымдар қараңғы немесе қараңғы фотон деп атайтын нәрсе бар деп сенді. Қарапайым адамға мұндай тұжырымның өзі қарама-қайшылық болып көрінеді. Физиктер үшін бұл мағынасы бар, өйткені олардың пікірінше, бұл қараңғы материяның құпиясын ашуға әкеледі.

Акселератор эксперименттеріндегі деректердің жаңа талдаулары, негізінен нәтижелер BaBar детекторықайда көрсет қараңғы фотон ол жасырын емес, яғни ол табылмаған аймақтарды жоққа шығарады. 1999 жылдан 2008 жылға дейін Калифорния штатындағы Менло Парктегі SLAC (Стэнфорд сызықтық үдеткіш орталығы) орталығында жүргізілген BaBar эксперименті мәліметтерді жинады. электрондардың позитрондармен соқтығысуы, оң зарядты электрон антибөлшектері. Эксперименттің негізгі бөлігі деп аталады PKP-II, SLAC, Berkeley Lab және Лоуренс Ливермор ұлттық зертханасымен бірлесіп жүргізілді. Он үш елден 630-дан астам физиктер BaBar шыңында жұмыс істеді.

Соңғы талдау BaBar жұмысының соңғы екі жылында жазылған деректердің шамамен 10%-ын пайдаланды. Зерттеулер физиканың стандартты моделіне кірмейтін бөлшектерді табуға бағытталған. Алынған сызбада BaBar деректер талдауында қаралған фотондар табылмаған іздеу аймағы (жасыл) көрсетілген. График басқа эксперименттер үшін іздеу аймақтарын да көрсетеді. Қызыл жолақ күңгірт фотондардың тудыратынын тексеру үшін аумақты көрсетеді g-2 аномалиясыал ақ өрістер күңгірт фотондардың болуы үшін зерттелмеген. Диаграмма да ескеріледі тәжірибе NA64CERN-де жасалған.

Фотосурет. Максимилиан Брис/CERN

Қарапайым фотон сияқты, қараңғы фотон қараңғы зат бөлшектері арасында электромагниттік күшті тасымалдайды. Ол сондай-ақ қарапайым материямен ықтимал әлсіз байланысты көрсете алады, яғни жоғары энергиялы соқтығыстарда қараңғы фотондар пайда болуы мүмкін. Алдыңғы іздеулер оның іздерін таба алмады, бірақ қараңғы фотондар әдетте электрондарға немесе басқа көрінетін бөлшектерге ыдырауы мүмкін деп есептелді.

BaBar-дағы жаңа зерттеу үшін қара фотонның электронды-позитрондық соқтығыстағы кәдімгі фотон сияқты түзілетін, содан кейін детекторға көрінбейтін заттың күңгірт бөлшектеріне ыдырайтын сценарий қарастырылды. Бұл жағдайда бір ғана бөлшекті – белгілі бір энергия мөлшерін алып жүретін кәдімгі фотонды анықтау мүмкін болар еді. Сондықтан команда қараңғы фотонның массасына сәйкес келетін нақты энергетикалық оқиғаларды іздеді. Ол 8 ГэВ массаларында мұндай соққыны таппады.

Беркли зертханасының ядролық физигі және Калифорния университетінің физика кафедрасының мүшесі Юрий Коломенский пресс-релизінде «детектордағы қараңғы фотонның қолтаңбасы жоғары бір фотон сияқты қарапайым болады» деді. энергия фотон және басқа белсенділік жоқ». Сәулелік бөлшек шығаратын жалғыз фотон электронның позитронмен соқтығысқанын және көрінбейтін күңгірт фотонның детекторға көрінбейтін заттың күңгірт бөлшектеріне ыдырап, басқа ілеспе энергия болмаған кезде өзін көрсететінін білдіреді.

Күңгірт фотон мюон спинінің байқалған қасиеттері мен Стандартты үлгіде болжанған мән арасындағы сәйкессіздікті түсіндіру үшін де болжанған. Мақсат - бұл сипатты ең белгілі дәлдікпен өлшеу. мюондық тәжірибе g-2Ферми ұлттық үдеткіш зертханасында жүргізілді. Коломенский айтқандай, BaBar экспериментінің нәтижелеріне жасалған соңғы талдаулар негізінен «g-2 аномалиясын қараңғы фотондар тұрғысынан түсіндіру мүмкіндігін жоққа шығарады, бірақ бұл сонымен бірге G-2 аномалиясын басқа нәрсе басқарады дегенді білдіреді».

Қараңғы фотонды алғаш рет 2008 жылы Лотти Акерман, Мэттью Р.Бакли, Шон М.Кэрролл және Марк Камионковски Брукхавен ұлттық зертханасында E2 экспериментіндегі «g-821 аномалиясын» түсіндіру үшін ұсынған.

қараңғы портал

Соңғы жылдары жүргізілген NA64 деп аталатын жоғарыда аталған CERN эксперименті де қараңғы фотондармен бірге жүретін құбылыстарды анықтай алмады. «Физикалық шолу хаттары» мақаласында айтылғандай, деректерді талдағаннан кейін Женева физиктері массасы 10 ГэВ-тен 70 ГэВ-қа дейінгі қараңғы фотондарды таба алмады.

Дегенмен, осы нәтижелерге түсініктеме бере отырып, ATLAS тәжірибесінің қызметкері Джеймс Бичем бірінші сәтсіздік бәсекелес ATLAS және CMS командаларын іздеуді жалғастыруға ынталандырады деп үміттенетінін білдірді.

Бичем Physical Review Letters-те түсініктеме берді. -

Жапониядағы BaBar-ға ұқсас эксперимент деп аталады Қоңырау IIбұл BaBar-дан жүз есе көп деректерді береді деп күтілуде.

Оңтүстік Кореядағы Негізгі ғылымдар институтының ғалымдарының гипотезасына сәйкес, қарапайым материя мен қараңғылық арасындағы қарым-қатынастың таңғаларлық құпиясын « деп аталатын портал моделінің көмегімен түсіндіруге болады.қараңғы аксион порталы ». Ол екі гипотетикалық қараңғы сектор бөлшектеріне негізделген, аксион және қараңғы фотон. Портал, аты айтып тұрғандай, қараңғы материя мен белгісіз физика және біз білетін және түсінетін нәрсе арасындағы ауысу. Бұл екі әлемді байланыстыру - бұл екінші жағындағы қараңғы фотон, бірақ физиктер оны біздің құралдармен анықтауға болады дейді.

NA64 эксперименті туралы бейне:

Жұмбақ қараңғы фотонды іздеу: NA64 тәжірибесі