Foton i errët. Kërkoni për të padukshmen

Një foton është një grimcë elementare e lidhur me dritën. Megjithatë, për rreth një dekadë, disa shkencëtarë besonin se ekzistonte ajo që ata e quajnë një foton të errët ose të errët. Për një person të zakonshëm, një formulim i tillë duket të jetë një kontradiktë në vetvete. Për fizikantët, kjo ka kuptim, sepse, sipas mendimit të tyre, çon në zbulimin e misterit të materies së errët.

Analiza të reja të të dhënave nga eksperimentet me përshpejtues, kryesisht rezultate Detektor BaBarmë trego ku foton i errët nuk fshihet, pra përjashton zonat ku nuk është gjetur. Eksperimenti BaBar, i cili u zhvillua nga viti 1999 deri në vitin 2008 në SLAC (Qendra e Përshpejtimit Linear Stanford) në Menlo Park, Kaliforni, mblodhi të dhëna nga përplasjet e elektroneve me pozitronet, antigrimca elektronike të ngarkuara pozitivisht. Pjesa kryesore e eksperimentit, e quajtur PKP-II, u krye në bashkëpunim me SLAC, Berkeley Lab dhe Lawrence Livermore National Laboratory. Mbi 630 fizikanë nga trembëdhjetë vende bashkëpunuan në BaBar në kulmin e tij.

Analiza e fundit përdori rreth 10% të të dhënave të BaBar të regjistruara në dy vitet e fundit të funksionimit të saj. Hulumtimet janë fokusuar në gjetjen e grimcave që nuk përfshihen në Modelin Standard të fizikës. Grafiku që rezulton tregon zonën e kërkimit (të gjelbër) të eksploruar në analizën e të dhënave BaBar ku nuk u gjetën fotone të errët. Grafiku tregon gjithashtu zonat e kërkimit për eksperimente të tjera. Shiriti i kuq tregon zonën për të kontrolluar nëse fotonet e errëta shkaktojnë të ashtuquajturat anomali g-2dhe fushat e bardha mbetën të paekzaminuara për praninë e fotoneve të errëta. Grafiku gjithashtu merr parasysh eksperimenti NA64bërë në CERN.

Një foto. Maximilian Bris/CERN

Ashtu si një foton i zakonshëm, një foton i errët do të transferojë forcën elektromagnetike midis grimcave të materies së errët. Mund të tregojë gjithashtu një lidhje potencialisht të dobët me lëndën e zakonshme, që do të thotë se fotonet e errëta mund të prodhohen në përplasje me energji të lartë. Kërkimet e mëparshme kanë dështuar për të gjetur gjurmë të tij, por fotonet e errëta përgjithësisht supozohet se kalbet në elektrone ose grimca të tjera të dukshme.

Për një studim të ri në BaBar, u konsiderua një skenar në të cilin një foton i zi formohet si një foton i zakonshëm në një përplasje elektron-pozitron, dhe më pas zbërthehet në grimca të errëta të materies të padukshme për detektorin. Në këtë rast, vetëm një grimcë mund të zbulohej - një foton i zakonshëm që mbante një sasi të caktuar energjie. Kështu që ekipi kërkoi ngjarje specifike të energjisë që përputheshin me masën e fotonit të errët. Ai nuk gjeti një goditje të tillë në masat 8 GeV.

Yuri Kolomensky, një fizikan bërthamor në Laboratorin Berkeley dhe një anëtar i Departamentit të Fizikës në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley, tha në një deklaratë për shtyp se "nënshkrimi i një fotoni të errët në detektor do të jetë aq i thjeshtë sa një i lartë. foton energjitik dhe asnjë aktivitet tjetër”. Një foton i vetëm i emetuar nga një grimcë rreze do të sinjalizonte se një elektron u përplas me një pozitron dhe se fotoni i errët i padukshëm ishte zbërthyer në grimca të errëta të materies, të padukshme për detektorin, duke u shfaqur në mungesë të ndonjë energjie tjetër shoqëruese.

Fotoni i errët gjithashtu është postuluar për të shpjeguar mospërputhjen midis vetive të vëzhguara të rrotullimit të muonit dhe vlerës së parashikuar nga Modeli Standard. Qëllimi është të matet kjo pronë me saktësinë më të njohur. eksperiment i muonit g-2kryer në Laboratorin Kombëtar të Përshpejtuesit Fermi. Siç tha Kolomensky, analizat e fundit të rezultateve të eksperimentit BaBar "përjashtojnë mundësinë e shpjegimit të anomalisë g-2 në termat e fotoneve të errëta, por gjithashtu do të thotë se diçka tjetër po nxit anomalinë g-2".

Fotoni i errët u propozua për herë të parë në 2008 nga Lottie Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll dhe Mark Kamionkowski për të shpjeguar "anomalinë g-2" në eksperimentin E821 në Laboratorin Kombëtar Brookhaven.

portal i errët

Eksperimenti i lartpërmendur i CERN-it i quajtur NA64, i kryer vitet e fundit, gjithashtu nuk arriti të zbulojë fenomenet që shoqërojnë fotonet e errëta. Siç raportohet në një artikull në "Physical Review Letters", pas analizimit të të dhënave, fizikanët nga Gjeneva nuk mundën të gjenin fotone të errëta me masa nga 10 GeV në 70 GeV.

Megjithatë, duke komentuar këto rezultate, James Beecham i eksperimentit ATLAS shprehu shpresën e tij se dështimi i parë do të inkurajonte ekipet konkurruese ATLAS dhe CMS që të vazhdonin të shikonin.

Beecham komentoi në Physical Review Letters. -

Një eksperiment i ngjashëm me BaBar në Japoni quhet Zile IIe cila pritet të japë njëqind herë më shumë të dhëna se BaBar.

Sipas hipotezës së shkencëtarëve nga Instituti i Shkencave Bazë në Korenë e Jugut, misteri i tmerrshëm i marrëdhënies midis materies së zakonshme dhe errësirës mund të shpjegohet duke përdorur një model portali të njohur si "Portali i aksionit të errët ». Ai bazohet në dy grimca hipotetike të sektorit të errët, aksionin dhe fotonin e errët. Portali, siç sugjeron edhe emri, është një kalim midis materies së errët dhe fizikës së panjohur dhe asaj që ne dimë dhe kuptojmë. Lidhja e dy botëve është një foton i errët që është në anën tjetër, por fizikanët thonë se mund të zbulohet me instrumentet tona.

Video rreth eksperimentit NA64:

Gjuetia për fotonin e errët misterioz: eksperimenti NA64