Fotone scuru. A ricerca di l'invisibile
Un fotonu hè una particella elementaria assuciata à a luce. In ogni casu, per una decina d'anni, certi scientisti anu cridutu chì ci era ciò chì chjamanu un fotònu scuru o scuru. À una persona ordinaria, una tale formulazione pare esse una cuntradizzione in sè stessu. Per i fisici, questu hè sensu, perchè, in u so parè, porta à unraveling u misteru di a materia scura.
Nuvelle analisi di dati da esperimenti acceleratori, principalmente risultati detector BaBarmostrami induve fotone scuru ùn hè micca ammucciatu, vale à dì chì esclude i zoni induve ùn hè statu trovu. L'esperimentu BaBar, chì hè andatu da u 1999 à u 2008 à SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) in Menlo Park, California, hà cullatu dati da collisioni di l'elettroni cù i positroni, antiparticule elettroni cariche positivamente. A parte principale di l'esperimentu, chjamatu PKP-II, hè stata realizata in cullaburazione cù SLAC, Berkeley Lab, è Lawrence Livermore National Laboratory. Più di 630 fisici di tredeci paesi anu collaboratu à BaBar à u so piccu.
L'ultime analisi utilizate circa 10% di e dati di BaBar registrati in i so ultimi dui anni di funziunamentu. A ricerca hà focu annantu à truvà particeddi chì ùn sò micca inclusi in u mudellu standard di fisica. U graficu risultatu mostra l'area di ricerca (verde) esplorata in l'analisi di dati BaBar induve ùn sò micca stati trovati fotoni scuri. U graficu mostra ancu e zone di ricerca per altri esperimenti. A barra rossa mostra l'area per verificà s'ellu photons scuru causanu cusì chjamatu g-2 anomaliaè i campi bianchi ùn anu micca esaminatu per a presenza di fotoni scuri. U graficu piglia ancu in contu esperimentu NA64fattu à u CERN.
Una foto. Maximilian Bris/CERN
Cum'è un fotònu ordinariu, un fotònu scuru trasfererà a forza elettromagnetica trà e particelle di materia oscura. Puderia ancu dimustrà un ligame potenzalmentu debbule cù a materia ordinaria, chì significheghja chì i fotoni scuri puderanu esse pruduciutu in scontri d'alta energia. Ricerche precedenti ùn anu micca riesciutu à truvà tracce di questu, ma i fotoni scuri sò generalmente presupposti per decadenza in elettroni o altre particelle visibili.
Per un novu studiu à BaBar, hè statu cunsideratu un scenariu in quale un fotonu neru hè furmatu cum'è un fotonu ordinariu in una collisione elettrone-positrone, è poi decade in particelle scure di materia invisibili à u detector. In questu casu, solu una particella puderia esse rilevata - un fotonu ordinariu chì porta una certa quantità di energia. Allora a squadra hà cercatu avvenimenti energetichi specifichi chì currispondenu à a massa di u fotonu scuru. Ùn hà micca truvatu un tali successu nantu à e masse 8 GeV.
Yuri Kolomensky, un fisicu nucleare in u Laboratoriu di Berkeley è un membru di u Dipartimentu di Fisica di l'Università di California, Berkeley, hà dettu in un comunicatu di stampa chì "a firma di un fotone scuru in u detector serà simplice quant'è un altu. fotoni di energia è nisuna altra attività ". Un fotònu unicu emessu da una particella di fasciu signalerebbe chì un elettrone hà scontru cù un positronu è chì u fotonu scuru invisibile s'era decadutu in particeddi scuri di materia, invisibili à u detector, manifestendu in l'absenza di qualsiasi altra energia accumpagnata.
U fotònu scuru hè ancu postulatu per spiegà a discrepanza trà e proprietà osservate di u spin muonu è u valore previstu da u Model Standard. U scopu hè di misurà sta pruprietà cù a precisione più cunnisciuta. esperimentu di muoni g-2realizatu à u Laboratoriu Naziunale di l'Acceleratori Fermi. Comu Kolomensky hà dettu, l'analisi recenti di i risultati di l'esperimentu BaBar "escludenu largamente a pussibilità di spiegà l'anomalia g-2 in termini di fotoni scuri, ma significa ancu chì qualcosa d'altru guida l'anomalia g-2".
U fotònu scuru hè statu prupostu per a prima volta in 2008 da Lottie Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll è Mark Kamionkowski per spiegà l'"anomalia g-2" in l'esperimentu E821 à u Laboratoriu Naziunale di Brookhaven.
portale scuru
L'esperimentu di u CERN chjamatu NA64, realizatu in l'ultimi anni, hà ancu fallutu per detectà i fenomeni chì accumpagnavanu i fotoni scuri. Cum'è infurmatu in un articulu in " Lettere di Revisione Fìsica ", dopu l'analisi di e dati, i fisici di Ginevra ùn anu pussutu truvà fotoni scuri cù masse da 10 GeV à 70 GeV.
In ogni casu, cummentendu questi risultati, James Beecham di l'esperimentu ATLAS hà spressu a so speranza chì u primu fallimentu incuragisce i squadre ATLAS è CMS cuncurrenti à cuntinuà à circà.
Beecham hà cummentatu in Lettere di Revisione Fisica. -
Un esperimentu simili à BaBar in Giappone hè chjamatu Campana IIchì si spetta à dà centu volte più dati chè BaBar.
Sicondu l'ipotesi di i scientisti di l'Istitutu di Scienze Fundamentali in Corea di u Sudu, u misteru inquietante di a relazione trà a materia ordinaria è a bughjura pò esse spiegata cù un mudellu di portale cunnisciutu cum'è "portale axion scuru ». Hè basatu annantu à duie ipotetiche particelle di u settore scuru, l'axion è u fotònu scuru. U portale, cum'è u nome suggerisce, hè una transizione trà a materia scura è a fisica scunnisciuta è ciò chì sapemu è capiscenu. Cunnettendu sti dui mondi hè un fotònu scuru chì hè da l'altra parte, ma i fisici dicenu chì pò esse rilevatu cù i nostri strumenti.
Video nantu à l'esperimentu NA64:
A caccia di u misteriosu fotònu scuru: l'esperimentu NA64
