Tamni foton. Traganje za nevidljivim
Foton je elementarna čestica povezana sa svjetlošću. Međutim, otprilike jednu deceniju, neki naučnici su vjerovali da postoji ono što nazivaju tamnim ili tamnim fotonom. Običnom čovjeku takva formulacija izgleda kao kontradikcija sama po sebi. Za fizičare to ima smisla, jer, po njihovom mišljenju, vodi do razotkrivanja misterije tamne materije.
Nove analize podataka iz eksperimenata na akceleratorima, uglavnom rezultata BaBar detektorpokaži mi gde tamni foton nije skrivena, odnosno isključuje zone u kojima nije pronađena. BaBar eksperiment, koji je trajao od 1999. do 2008. u SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) u Menlo Parku u Kaliforniji, prikupio je podatke od sudara elektrona sa pozitronima, pozitivno nabijene antičestice elektrona. Glavni dio eksperimenta, tzv PKP-II, provedeno je u saradnji sa SLAC-om, Berkeley Lab-om i Lawrence Livermore National Laboratory. Preko 630 fizičara iz trinaest zemalja sarađivalo je na BaBar-u na svom vrhuncu.
Najnovija analiza koristila je oko 10% podataka BaBara zabilježenih u posljednje dvije godine rada. Istraživanja su se fokusirala na pronalaženje čestica koje nisu uključene u standardni model fizike. Rezultirajući grafikon prikazuje područje pretraživanja (zeleno) istraženo u BaBar analizi podataka gdje nisu pronađeni tamni fotoni. Grafikon također prikazuje područja pretraživanja za druge eksperimente. Crvena traka pokazuje područje za provjeru da li tamni fotoni uzrokuju tzv g-2 anomalijaa bijela polja su ostala neispitana na prisustvo tamnih fotona. Dijagram također uzima u obzir eksperiment NA64napravljeno u CERN-u.
Fotografija. Maximilian Bris/CERN
Poput običnog fotona, tamni foton će prenositi elektromagnetsku silu između čestica tamne materije. Također bi mogao pokazati potencijalno slabu vezu sa običnom materijom, što znači da bi tamni fotoni mogli nastati u sudarima visoke energije. Prethodne pretrage nisu uspjele pronaći njegove tragove, ali se općenito pretpostavljalo da se tamni fotoni raspadaju na elektrone ili druge vidljive čestice.
Za novu studiju u BaBar-u razmatran je scenario u kojem se crni foton formira poput običnog fotona u sudaru elektrona i pozitrona, a zatim se raspada u tamne čestice materije nevidljive detektoru. U ovom slučaju bi se mogla detektovati samo jedna čestica - običan foton koji nosi određenu količinu energije. Tako je tim tražio specifične energetske događaje koji odgovaraju masi tamnog fotona. Nije pronašao takav pogodak na masama od 8 GeV.
Yuri Kolomensky, nuklearni fizičar u laboratoriji Berkeley i član Odsjeka za fiziku na Univerzitetu Kalifornije, Berkeley, rekao je u saopštenju za javnost da će "potpis tamnog fotona u detektoru biti jednostavan kao jedan visoko- energetski foton i nikakve druge aktivnosti." Jedan foton kojeg emituje čestica zraka signalizirao bi da se elektron sudario s pozitronom i da se nevidljivi tamni foton raspao na tamne čestice materije, nevidljive detektoru, manifestirajući se u odsustvu bilo koje druge prateće energije.
Takođe se pretpostavlja da tamni foton objašnjava nesklad između uočenih svojstava spina miona i vrijednosti predviđene Standardnim modelom. Cilj je izmjeriti ovo svojstvo s najpoznatijom preciznošću. mionski eksperiment g-2sprovedeno u Fermi National Accelerator Laboratory. Kako je rekao Kolomensky, nedavne analize rezultata eksperimenta BaBar u velikoj mjeri "isključuju mogućnost objašnjenja anomalije g-2 u terminima tamnih fotona, ali također znači da nešto drugo pokreće anomaliju g-2".
Tamni foton su prvi predložili 2008. Lottie Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll i Mark Kamionkowski da objasne "g-2 anomaliju" u eksperimentu E821 u Brookhaven National Laboratory.
mračni portal
Spomenuti eksperiment CERN-a pod nazivom NA64, izveden posljednjih godina, također nije uspio otkriti fenomene koji prate tamne fotone. Kako je objavljeno u članku u "Physical Review Letters", nakon analize podataka, fizičari iz Ženeve nisu mogli pronaći tamne fotone s masama od 10 GeV do 70 GeV.
Međutim, komentirajući ove rezultate, James Beecham iz eksperimenta ATLAS izrazio je nadu da će prvi neuspjeh podstaći konkurentske timove ATLAS-a i CMS-a da nastave tražiti.
Beecham je komentirao u Physical Review Letters. -
Zove se eksperiment sličan BaBar-u u Japanu Bell IIza koju se očekuje da će dati sto puta više podataka od BaBara.
Prema hipotezi naučnika sa Instituta osnovnih nauka u Južnoj Koreji, zastrašujuća misterija odnosa između obične materije i tame može se objasniti korišćenjem modela portala poznatog kao "dark axion portal ». Zasnovan je na dvije hipotetičke čestice tamnog sektora, aksionu i tamnom fotonu. Portal je, kao što ime govori, prijelaz između tamne materije i nepoznate fizike i onoga što znamo i razumijemo. Povezuje dva svijeta tamni foton koji se nalazi na drugoj strani, ali fizičari kažu da se može otkriti našim instrumentima.
Video o NA64 eksperimentu:
Lov na misteriozni tamni foton: NA64 eksperiment
