Физики ищут гипотетические темные фотоны
Темные фотоны — это гипотетические частицы, которые могут объяснить наблюдения, которые не могут быть объяснены Стандартной моделью физики элементарных частиц.
Они были предложены в качестве носителя силы, аналогичного фотону электромагнетизма, но потенциально связанные с темной материей.
«Мы пытаемся решить проблему понимания одной из грандиозных задач, стоящих перед современной наукой, — как определить, из каких частиц состоит темная материя», — сказал профессор Энтони Томас, физик из Центра передового опыта ARC по изучению частиц темной материи.
«Темной материи в пять раз больше, чем видимой материи, которую так успешно исследовали физики и из которой мы состоим».
«Мы не знаем, из каких частиц состоит темная материя, но мы вместе с очень большим количеством людей по всему миру хотим это понять».
В новой статье в журнале Physical Review Letters профессор Томас и его коллеги из Университета Аделаиды исследовали возможность существования темной материи в виде массивного темного фотона.
«Мы изучаем потенциал открытия нового инструмента, рассеяния электронов с нарушением четности, который стал возможен благодаря модернизации в Национальном ускорительном комплексе Томаса Джефферсона (JLab)», — говорят ученые.
Тёмный фотон — гипотетическая элементарная частица, предполагаемый переносчик нового фундаментального взаимодействия, аналог фотонов для тёмной материи. Наряду с гравитацией, может оказаться «посредником» между обычной и тёмной материями, позволяя им взаимодействовать между собой. Теоретически тёмные фотоны могут быть обнаружены благодаря их возможному смешиванию с обычными фотонами и, как следствие, влиянию на взаимодействие известных частиц.
В более общем смысле тёмный фотон — это любой бозон со спином 1, относящийся к новому U(1)-калибровочному полю. Иными словами, это любая новая сила природы, которая возникает в рамках теоретического расширения Стандартной модели и ведёт себя как электромагнитное взаимодействие.
«Нарушение четности похоже на разницу между тем, что происходит в лаборатории, и тем, что происходит, когда вы смотрите на эксперимент в зеркало».
Различия очень малы, обычно менее одной части на миллион, но невероятно точные измерения позволяют наблюдать это и использовать как сигнал о существовании этой новой частицы.
Ученые обнаружили загадочный результат для размера ядра свинца, который можно объяснить наличием конкретной новой частицы темной материи, темного фотона.
Новые эксперименты, в которых изменения в предсказаниях без какой-либо темной материи могут быть изменены на целых 5%, причем разница дает прямые доказательства существования этого типа темной материи.
«Жизненно важным испытанием существования такой частицы могут стать будущие эксперименты по поведению электронов, позитронов и дейтронов», — сказал Энтони Томас.
«Видимая материя — это только верхушка айсберга. Лучше поняв темную материю, часть айсберга под поверхностью, мы прольем свет на секреты нашей Вселенной».
Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters.