Tumšais fotons. Meklējot neredzamo
Tehnoloģija

Tumšais fotons. Meklējot neredzamo

Fotons ir elementāra daļiņa, kas saistīta ar gaismu. Tomēr apmēram desmit gadus daži zinātnieki uzskatīja, ka pastāv tas, ko viņi sauc par tumšo vai tumšo fotonu. Vienkāršam cilvēkam šāds formulējums šķiet pretruna pats par sevi. Fiziķiem tas ir loģiski, jo, pēc viņu domām, tas noved pie tumšās matērijas noslēpuma atšķetināšanas.

Jaunas akseleratora eksperimentu datu analīzes, galvenokārt rezultāti BaBar detektorsparādi kur tumšs fotons tas nav paslēpts, t.i., izslēdz zonas, kurās tas netika atrasts. BaBar eksperiments, kas norisinājās no 1999. līdz 2008. gadam SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) Menloparkā, Kalifornijā, apkopoja datus no elektronu sadursmes ar pozitroniem, pozitīvi lādētas elektronu antidaļiņas. Eksperimenta galvenā daļa, saukta PKP-II, tika veikta sadarbībā ar SLAC, Berkeley Lab un Lawrence Livermore National Laboratory. Vairāk nekā 630 fiziķu no trīspadsmit valstīm sadarbojās BaBar tās kulminācijā.

Jaunākajā analīzē tika izmantoti aptuveni 10% no BaBar datiem, kas reģistrēti tā pēdējos divos darbības gados. Pētījumi ir vērsti uz tādu daļiņu atrašanu, kuras nav iekļautas fizikas standarta modelī. Iegūtais grafiks parāda meklēšanas apgabalu (zaļš), kas izpētīts BaBar datu analīzē, kur netika atrasti tumši fotoni. Diagrammā ir parādīti arī citu eksperimentu meklēšanas apgabali. Sarkanā josla parāda apgabalu, lai pārbaudītu, vai tumšie fotoni izraisa t.s g-2 anomālijaun baltie lauki palika nepārbaudīti tumšo fotonu klātbūtnei. Diagrammā ir arī ņemts vērā eksperiments NA64izgatavots CERN.

Fotogrāfija. Maksimilians Briss/CERN

Tāpat kā parasts fotons, tumšais fotons pārnes elektromagnētisko spēku starp tumšās vielas daļiņām. Tas varētu arī parādīt potenciāli vāju saikni ar parasto vielu, kas nozīmē, ka augstas enerģijas sadursmēs var rasties tumši fotoni. Iepriekšējos meklējumos nav izdevies atrast tā pēdas, taču parasti tika pieņemts, ka tumšie fotoni sadalās elektronos vai citās redzamās daļiņās.

Jaunam pētījumam BaBar tika apsvērts scenārijs, kurā melns fotons veidojas kā parasts fotons elektronu-pozitronu sadursmē un pēc tam sadalās tumšās matērijas daļiņās, kas detektoram nav redzamas. Šajā gadījumā būtu iespējams atklāt tikai vienu daļiņu - parastu fotonu, kas nes noteiktu enerģijas daudzumu. Tāpēc komanda meklēja konkrētus enerģijas notikumus, kas atbilst tumšā fotona masai. Viņš neatrada šādu sitienu uz 8 GeV masām.

Jurijs Kolomenskis, Bērklija laboratorijas kodolfiziķis un Kalifornijas Universitātes Fizikas katedras loceklis, paziņojumā presei sacīja, ka "tumša fotona paraksts detektorā būs tikpat vienkāršs kā viens augsts. enerģijas fotons un nekādas citas aktivitātes." Viens stara daļiņas izstarots fotons signalizētu, ka elektrons sadūrās ar pozitronu un ka neredzamais tumšais fotons ir sadalījies tumšās matērijas daļiņās, kas detektoram nav redzamas, izpaužoties, ja nav nekādas citas pavadošās enerģijas.

Tiek postulēts arī tumšais fotons, lai izskaidrotu neatbilstību starp novērotajām miona spina īpašībām un standarta modeļa prognozēto vērtību. Mērķis ir izmērīt šo īpašumu ar vislabāko zināmo precizitāti. mūona eksperiments g-2veikta Fermi Nacionālajā akseleratora laboratorijā. Kā teica Kolomenskis, nesenās BaBar eksperimenta rezultātu analīzes lielā mērā "izslēdz iespēju izskaidrot g-2 anomāliju ar tumšajiem fotoniem, bet tas arī nozīmē, ka g-2 anomāliju virza kaut kas cits."

Tumšo fotonu 2008. gadā pirmo reizi ierosināja Lotie Ackerman, Metjū R. Baklijs, Šons M. Kerols un Marks Kamionkovskis, lai izskaidrotu "g-2 anomāliju" E821 eksperimentā Brūkhavenas Nacionālajā laboratorijā.

tumšs portāls

Iepriekš minētais CERN eksperiments ar nosaukumu NA64, kas tika veikts pēdējos gados, arī nespēja atklāt parādības, kas pavada tumšos fotonus. Saskaņā ar rakstu "Physical Review Letters", pēc datu analīzes fiziķi no Ženēvas nevarēja atrast tumšus fotonus ar masu no 10 GeV līdz 70 GeV.

Tomēr, komentējot šos rezultātus, Džeimss Bīhems no ATLAS eksperimenta izteica cerību, ka pirmā neveiksme mudinās konkurējošās ATLAS un CMS komandas turpināt meklēt.

Beecham komentēja Physical Review Letters. -

Tiek saukts eksperiments, kas līdzīgs BaBar Japānā Zvans IIkas, domājams, sniegs simts reižu vairāk datu nekā BaBar.

Saskaņā ar Dienvidkorejas Pamatzinātņu institūta zinātnieku hipotēzi, parastās matērijas un tumsas attiecību trakulīgo noslēpumu var izskaidrot, izmantojot portāla modeli, kas pazīstams kā "dark axion portāls ». Tas ir balstīts uz divām hipotētiskām tumšā sektora daļiņām, aksionu un tumšo fotonu. Portāls, kā norāda nosaukums, ir pāreja starp tumšo vielu un nezināmo fiziku un to, ko mēs zinām un saprotam. Šīs divas pasaules savieno tumšs fotons, kas atrodas otrā pusē, taču fiziķi saka, ka to var noteikt ar mūsu instrumentiem.

Video par NA64 eksperimentu:

Noslēpumainā tumšā fotona medības: eksperiments NA64

Pievieno komentāru