Մուգ ֆոտոն. Անտեսանելիի որոնում

Ֆոտոնը տարրական մասնիկ է, որը կապված է լույսի հետ։ Այնուամենայնիվ, մոտ մեկ տասնամյակ որոշ գիտնականներ կարծում էին, որ գոյություն ունի այն, ինչ նրանք անվանում են մութ կամ մութ ֆոտոն: Հասարակ մարդու համար նման ձեւակերպումն ինքնին հակասություն է թվում։ Ֆիզիկոսների համար դա իմաստ ունի, քանի որ, նրանց կարծիքով, դա հանգեցնում է մութ նյութի առեղծվածի բացահայտմանը:

Արագացուցիչների փորձարկումների տվյալների նոր վերլուծություններ, հիմնականում արդյունքներ Բար դետեկտորցույց տվեք, թե որտեղ մուգ ֆոտոն այն թաքնված չէ, այսինքն՝ բացառում է այն գոտիները, որտեղ այն չի հայտնաբերվել։ BaBar փորձը, որն անցկացվել է 1999-ից 2008 թվականներին, SLAC-ում (Սթենֆորդի գծային արագացուցիչ կենտրոն) Մենլո Պարկում, Կալիֆորնիա, հավաքել է տվյալներ էլեկտրոնների բախումները պոզիտրոնների հետ, դրական լիցքավորված էլեկտրոնային հակամասնիկներ։ Փորձի հիմնական մասը, որը կոչվում է PKP-II, իրականացվել է SLAC-ի, Berkeley Lab-ի և Lawrence Livermore National Laboratory-ի հետ համատեղ: Ավելի քան 630 ֆիզիկոս տասներեք երկրներից համագործակցել են BaBar-ի գագաթնակետին:

Վերջին վերլուծությունն օգտագործել է BaBar-ի գործունեության վերջին երկու տարվա ընթացքում գրանցված տվյալների մոտ 10%-ը: Հետազոտությունները կենտրոնացել են մասնիկների հայտնաբերման վրա, որոնք ներառված չեն ֆիզիկայի ստանդարտ մոդելում: Ստացված սյուժեն ցույց է տալիս BaBar տվյալների վերլուծության մեջ ուսումնասիրված որոնման տարածքը (կանաչ), որտեղ մուգ ֆոտոններ չեն հայտնաբերվել: Գրաֆիկը ցույց է տալիս նաև այլ փորձերի որոնման տարածքները: Կարմիր սանդղակը ցույց է տալիս տարածքը ստուգելու համար, թե արդյոք մուգ ֆոտոնները առաջացնում են այսպես կոչված g-2 անոմալիաիսկ սպիտակ դաշտերը մնացին չուսումնասիրված մուգ ֆոտոնների առկայության համար: Գծապատկերը նաև հաշվի է առնում փորձ NA64պատրաստված է CERN-ում։

Լուսանկարը. Maximilian Bris/CERN

Ինչպես սովորական ֆոտոնը, այնպես էլ մուգ ֆոտոնը էլեկտրամագնիսական ուժ կփոխանցի մութ նյութի մասնիկների միջև: Այն կարող է նաև ցույց տալ պոտենցիալ թույլ կապ սովորական նյութի հետ, ինչը նշանակում է, որ մուգ ֆոտոնները կարող են առաջանալ բարձր էներգիայի բախումների ժամանակ: Նախկին որոնումները չեն կարողացել գտնել դրա հետքերը, սակայն ենթադրվում է, որ մութ ֆոտոնները քայքայվում են էլեկտրոնների կամ այլ տեսանելի մասնիկների:

BaBar-ում նոր ուսումնասիրության համար դիտարկվել է մի սցենար, երբ սև ֆոտոնը ձևավորվում է սովորական ֆոտոնի նման էլեկտրոն-պոզիտրոն բախման ժամանակ, այնուհետև քայքայվում է նյութի մութ մասնիկների, որոնք անտեսանելի են դետեկտորի համար: Այս դեպքում կարելի էր հայտնաբերել միայն մեկ մասնիկ՝ սովորական ֆոտոն, որը կրում է որոշակի քանակությամբ էներգիա։ Այսպիսով, թիմը փնտրել է հատուկ էներգետիկ իրադարձություններ, որոնք համապատասխանում են մութ ֆոտոնի զանգվածին: 8 ԳէՎ զանգվածների վրա նման հիթ չգտավ։

Բերկլիի լաբորատորիայի միջուկային գիտությունների բաժանմունքի ֆիզիկոս Յուրի Կոլոմենսկին և Բերկլիի Կալիֆոռնիայի համալսարանի ֆիզիկայի ամբիոնի անդամ, մամուլի հաղորդագրության մեջ ասաց, որ «դետեկտորում մութ ֆոտոնի ստորագրությունը նույնքան պարզ կլինի. որպես մեկ բարձր էներգիայի ֆոտոն և ոչ մի այլ ակտիվություն»: Ճառագայթային մասնիկի կողմից արձակված մեկ ֆոտոն ազդարարում է, որ էլեկտրոնը բախվել է պոզիտրոնին, և որ անտեսանելի մութ ֆոտոնը քայքայվել է նյութի մութ մասնիկների՝ դետեկտորի համար անտեսանելի՝ դրսևորվելով որևէ այլ ուղեկցող էներգիայի բացակայության դեպքում:

Մուգ ֆոտոնը նաև ենթադրվում է բացատրելու մյուոնի սպինի դիտվող հատկությունների և ստանդարտ մոդելի կողմից կանխատեսված արժեքի անհամապատասխանությունը: Նպատակն է չափել այս հատկությունը ամենահայտնի ճշգրտությամբ: մյուոնի փորձ g-2անցկացվել է Ֆերմիի ազգային արագացուցիչ լաբորատորիայում: Ինչպես ասել է Կոլոմենսկին, BaBar փորձի արդյունքների վերջին վերլուծությունները հիմնականում «բացառում են g-2 անոմալիան մութ ֆոտոններով բացատրելու հնարավորությունը, բայց դա նաև նշանակում է, որ այլ բան է առաջնորդում g-2 անոմալիան»:

Մուգ ֆոտոնն առաջին անգամ առաջարկվել է 2008 թվականին Լոտի Աքերմանի, Մեթյու Ռ. Բաքլիի, Շոն Մ. Քերոլի և Մարկ Կամիոնկովսկու կողմից՝ բացատրելու «g-2 անոմալիան» E821 փորձի ժամանակ Բրուքհեյվենի ազգային լաբորատորիայում:

մութ պորտալ

Վերջին տարիներին իրականացված NA64 կոչվող CERN-ի վերոհիշյալ փորձը նույնպես չի կարողացել հայտնաբերել մութ ֆոտոններին ուղեկցող երեւույթները։ Ինչպես ասվում է «Physical Review Letters»-ի հոդվածում, տվյալները վերլուծելուց հետո Ժնևի ֆիզիկոսները չեն կարողացել գտնել մուգ ֆոտոններ՝ 10 ԳեՎ-ից մինչև 70 ԳեՎ զանգվածով:

Այնուամենայնիվ, մեկնաբանելով այս արդյունքները՝ Ջեյմս Բիչեմը ATLAS փորձից հույս հայտնեց, որ առաջին ձախողումը կխրախուսի մրցակից ATLAS և CMS թիմերին շարունակել փնտրել:

Բիչեմը մեկնաբանել է Physical Review Letters-ում: -

Ճապոնիայում BaBar-ի նման փորձը կոչվում է Զանգ IIորը ակնկալվում է հարյուր անգամ ավելի շատ տվյալներ տալ, քան BaBar-ը:

Համաձայն Հարավային Կորեայի Հիմնական գիտությունների ինստիտուտի գիտնականների վարկածի, սովորական նյութի և խավարի միջև փոխհարաբերությունների սարսափելի առեղծվածը կարելի է բացատրել պորտալի մոդելի միջոցով, որը հայտնի է որպես «dark axion պորտալ ». Այն հիմնված է երկու հիպոթետիկ մութ հատվածի մասնիկների՝ աքսիոնի և մութ ֆոտոնի վրա։ Պորտալը, ինչպես ենթադրում է անունը, անցում է մութ նյութի և անհայտ ֆիզիկայի և այն, ինչ մենք գիտենք և հասկանում ենք: Երկու աշխարհները միացնող մութ ֆոտոն է, որը գտնվում է մյուս կողմում, բայց ֆիզիկոսներն ասում են, որ այն կարելի է հայտնաբերել մեր գործիքների միջոցով:

Տեսանյութ NA64 փորձի մասին.

Խորհրդավոր մութ ֆոտոնի որս. NA64 փորձ