Madilim na photon. Hinahanap ang hindi nakikita

Ang photon ay isang elementary particle na nauugnay sa liwanag. Gayunpaman, sa loob ng halos isang dekada, ang ilang mga siyentipiko ay naniniwala na mayroong tinatawag na madilim o madilim na photon. Para sa isang ordinaryong tao, ang gayong pormulasyon ay tila isang kontradiksyon mismo. Para sa mga physicist, ito ay may katuturan, dahil, sa kanilang opinyon, ito ay humahantong sa unraveling ang misteryo ng madilim na bagay.

Mga bagong pagsusuri ng data mula sa mga eksperimento sa accelerator, pangunahin ang mga resulta Detektor ng BaBaripakita mo sa akin kung saan madilim na photon hindi ito nakatago, ibig sabihin, hindi kasama ang mga zone kung saan hindi ito natagpuan. Ang eksperimento sa BaBar, na tumakbo mula 1999 hanggang 2008 sa SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) sa Menlo Park, California, ay nangongolekta ng data mula sa banggaan ng mga electron sa mga positron, positively charged electron antiparticle. Ang pangunahing bahagi ng eksperimento, na tinatawag na PKP-II, ay isinagawa sa pakikipagtulungan sa SLAC, Berkeley Lab, at Lawrence Livermore National Laboratory. Higit sa 630 physicist mula sa labintatlong bansa ang nagtulungan sa BaBar sa kasagsagan nito.

Ang pinakabagong pagsusuri ay gumamit ng humigit-kumulang 10% ng data ng BaBar na naitala sa huling dalawang taon ng operasyon nito. Nakatuon ang pananaliksik sa paghahanap ng mga particle na hindi kasama sa Standard Model of physics. Ipinapakita ng resultang graph ang lugar ng paghahanap (berde) na ginalugad sa pagsusuri ng data ng BaBar kung saan walang nakitang madilim na photon. Ipinapakita rin ng graph ang mga lugar ng paghahanap para sa iba pang mga eksperimento. Ang pulang bar ay nagpapakita ng lugar upang suriin kung ang mga madilim na photon ay sanhi ng tinatawag na g-2 anomalyaat ang mga puting patlang ay nanatiling hindi napagmasdan para sa pagkakaroon ng madilim na mga photon. Isinasaalang-alang din ng tsart eksperimento NA64ginawa sa CERN.

Isang larawan. Maximilian Bris/CERN

Tulad ng isang ordinaryong photon, ang isang madilim na photon ay maglilipat ng electromagnetic force sa pagitan ng mga dark matter particle. Maaari rin itong magpakita ng potensyal na mahinang bono sa ordinaryong bagay, ibig sabihin na ang mga maitim na photon ay maaaring magawa sa mga banggaan na may mataas na enerhiya. Nabigo ang mga nakaraang paghahanap na makahanap ng mga bakas nito, ngunit ang mga madilim na photon ay karaniwang ipinapalagay na nabubulok sa mga electron o iba pang nakikitang mga particle.

Para sa isang bagong pag-aaral sa BaBar, isang senaryo ang isinasaalang-alang kung saan ang isang itim na photon ay nabuo tulad ng isang ordinaryong photon sa isang electron-positron collision, at pagkatapos ay nabubulok sa madilim na mga particle ng bagay na hindi nakikita ng detector. Sa kasong ito, isang particle lamang ang maaaring makita - isang ordinaryong photon na nagdadala ng isang tiyak na halaga ng enerhiya. Kaya't ang koponan ay naghanap ng mga partikular na kaganapan sa enerhiya na tumugma sa masa ng madilim na photon. Hindi siya nakahanap ng ganoong hit sa 8 GeV masa.

Si Yuri Kolomensky, isang nuclear physicist sa Berkeley Lab at isang miyembro ng Department of Physics sa University of California, Berkeley, ay nagsabi sa isang press release na "ang lagda ng isang madilim na photon sa detektor ay magiging kasing simple ng isang mataas- enerhiya photon at walang iba pang aktibidad." Ang isang solong photon na ibinubuga ng isang beam particle ay magsenyas na ang isang electron ay bumangga sa isang positron at ang hindi nakikitang madilim na photon ay nabulok sa madilim na mga particle ng bagay, na hindi nakikita ng detector, na nagpapakita ng kanilang mga sarili sa kawalan ng anumang iba pang kasamang enerhiya.

Ang madilim na photon ay pinopostulat din upang ipaliwanag ang pagkakaiba sa pagitan ng mga naobserbahang katangian ng muon spin at ang halaga na hinulaang ng Standard Model. Ang layunin ay sukatin ang property na ito nang may pinakakilalang katumpakan. muon experiment g-2na isinasagawa sa Fermi National Accelerator Laboratory. Tulad ng sinabi ni Kolomensky, ang mga kamakailang pag-aaral ng mga resulta ng eksperimento sa BaBar ay higit na "nag-aalis ng posibilidad na ipaliwanag ang g-2 na anomalya sa mga tuntunin ng madilim na mga photon, ngunit nangangahulugan din ito na may iba pang nagtutulak sa g-2 na anomalya."

Ang madilim na photon ay unang iminungkahi noong 2008 nina Lottie Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll at Mark Kamionkowski upang ipaliwanag ang "g-2 anomalya" sa eksperimento ng E821 sa Brookhaven National Laboratory.

madilim na portal

Ang nabanggit na eksperimento sa CERN na tinatawag na NA64, na isinagawa noong mga nakaraang taon, ay nabigo din na makita ang mga phenomena na kasama ng mga dark photon. Tulad ng iniulat sa isang artikulo sa "Physical Review Letters", pagkatapos suriin ang data, hindi mahanap ng mga physicist mula sa Geneva ang mga dark photon na may masa mula 10 GeV hanggang 70 GeV.

Gayunpaman, sa pagkomento sa mga resultang ito, si James Beecham ng eksperimento ng ATLAS ay nagpahayag ng kanyang pag-asa na ang unang kabiguan ay mahikayat ang nakikipagkumpitensya na mga koponan ng ATLAS at CMS na patuloy na maghanap.

Nagkomento si Beecham sa Physical Review Letters. -

Ang isang eksperimento na katulad ng BaBar sa Japan ay tinatawag Kampana IIna inaasahang magbibigay ng isang daang beses na mas maraming data kaysa sa BaBar.

Ayon sa hypothesis ng mga siyentipiko mula sa Institute of Basic Sciences sa South Korea, ang nakakatakot na misteryo ng relasyon sa pagitan ng ordinaryong bagay at kadiliman ay maaaring ipaliwanag gamit ang isang portal na modelo na kilala bilang "dark axion portal ». Ito ay batay sa dalawang hypothetical dark sector particle, ang axion at ang dark photon. Ang portal, gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ay isang paglipat sa pagitan ng madilim na bagay at hindi kilalang pisika at kung ano ang alam at nauunawaan natin. Ang pagkonekta sa dalawang mundo ay isang madilim na photon na nasa kabilang panig, ngunit sinasabi ng mga physicist na maaari itong makita gamit ang aming mga instrumento.

Video tungkol sa eksperimento sa NA64:

Pangangaso para sa mahiwagang madilim na photon: ang NA64 na eksperimento