Donker foton. Op soek na die onsigbare
'n Foton is 'n elementêre deeltjie wat met lig geassosieer word. Vir ongeveer 'n dekade het sommige wetenskaplikes egter geglo dat daar 'n donker of donker foton is wat hulle noem. Vir 'n gewone mens blyk so 'n formulering 'n teenstrydigheid op sigself te wees. Vir fisici maak dit sin, want dit lei na hulle mening tot die ontrafeling van die misterie van donker materie.
Nuwe ontledings van data van versnellereksperimente, hoofsaaklik resultate BaBar detektorwys my waar donker foton dit is nie versteek nie, dit wil sê dit sluit sones uit waar dit nie gevind is nie. Die BaBar-eksperiment, wat van 1999 tot 2008 by SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) in Menlo Park, Kalifornië geloop het, het data ingesamel van botsings van elektrone met positrone, positief gelaaide elektron teendeeltjies. Die hoofdeel van die eksperiment, genoem PKP-II, is uitgevoer in samewerking met SLAC, Berkeley Lab en Lawrence Livermore National Laboratory. Meer as 630 fisici uit dertien lande het op sy hoogtepunt aan BaBar saamgewerk.
Die jongste ontleding het sowat 10% van BaBar se data gebruik wat in sy laaste twee jaar van bedryf aangeteken is. Navorsing het daarop gefokus om deeltjies te vind wat nie by die Standaardmodel van fisika ingesluit is nie. Die resulterende plot toon die soekarea (groen) wat in BaBar data-analise verken is waar geen donker fotone gevind is nie. Die grafiek toon ook soekareas vir ander eksperimente. Die rooi balk wys die area om te kyk of donker fotone sg g-2 anomalieen die wit velde het onondersoek gebly vir die teenwoordigheid van donker fotone. Die grafiek neem ook in ag eksperiment NA64gemaak by CERN.
N foto. Maximilian Bris/CERN
Soos 'n gewone foton, sal 'n donker foton elektromagnetiese krag tussen donker materiedeeltjies oordra. Dit kan ook 'n potensieel swak binding met gewone materie toon, wat beteken dat donker fotone in hoë-energie botsings geproduseer kan word. Vorige soektogte kon nie spore daarvan vind nie, maar daar is oor die algemeen aanvaar dat donker fotone in elektrone of ander sigbare deeltjies verval.
Vir 'n nuwe studie by BaBar is 'n scenario oorweeg waarin 'n swart foton soos 'n gewone foton in 'n elektron-positron botsing gevorm word, en dan verval in donker deeltjies van materie wat onsigbaar is vir die detektor. In hierdie geval kon net een deeltjie opgespoor word - 'n gewone foton wat 'n sekere hoeveelheid energie dra. Die span het dus spesifieke energiegebeurtenisse gesoek wat ooreenstem met die massa van die donker foton. Hy het nie so 'n treffer op die 8 GeV-massas gevind nie.
Yuri Kolomensky, 'n kernfisikus by die Berkeley Lab en 'n lid van die Departement Fisika aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, het in 'n persverklaring gesê dat "die handtekening van 'n donker foton in die detektor so eenvoudig sal wees soos een hoë- energiefoton en geen ander aktiwiteit nie." 'n Enkele foton wat deur 'n straaldeeltjie vrygestel word, sal aandui dat 'n elektron met 'n positron gebots het en dat die onsigbare donker foton verval het in donker deeltjies van materie, onsigbaar vir die detektor, wat hulself manifesteer in die afwesigheid van enige ander gepaardgaande energie.
Die donker foton word ook gepostuleer om die verskil tussen die waargenome eienskappe van die muonspin en die waarde wat deur die Standaardmodel voorspel is, te verduidelik. Die doel is om hierdie eiendom met die bekendste akkuraatheid te meet. muon eksperiment g-2uitgevoer by die Fermi National Accelerator Laboratory. Soos Kolomensky gesê het, sluit onlangse ontledings van die resultate van die BaBar-eksperiment grootliks die moontlikheid uit om die g-2-anomalie in terme van donker fotone te verduidelik, maar dit beteken ook dat iets anders die g-2-anomalie dryf.
Die donker foton is die eerste keer in 2008 deur Lottie Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll en Mark Kamionkowski voorgestel om die "g-2-anomalie" in die E821-eksperiment by Brookhaven National Laboratory te verduidelik.
donker portaal
Die voorgenoemde CERN-eksperiment genaamd NA64, wat in onlangse jare uitgevoer is, het ook nie daarin geslaag om die verskynsels wat met donker fotone gepaardgaan, op te spoor nie. Volgens 'n artikel in "Physical Review Letters" kon fisici van Genève, nadat hulle die data ontleed het, nie donker fotone met massas tussen 10 GeV en 70 GeV vind nie.
In kommentaar op hierdie resultate het James Beecham van die ATLAS-eksperiment egter sy hoop uitgespreek dat die eerste mislukking die mededingende ATLAS- en CMS-spanne sal aanmoedig om aan te hou soek.
Beecham het kommentaar gelewer in Physical Review Letters. -
'n Eksperiment soortgelyk aan BaBar in Japan word genoem Bell IIwat na verwagting honderd keer meer data as BaBar sal gee.
Volgens die hipotese van wetenskaplikes van die Instituut vir Basiese Wetenskappe in Suid-Korea, kan die spookagtige raaisel van die verhouding tussen gewone materie en duisternis verduidelik word met behulp van 'n portaalmodel bekend as "donker aksionportaal ». Dit is gebaseer op twee hipotetiese donker sektordeeltjies, die aksion en die donker foton. Die portaal, soos die naam aandui, is 'n oorgang tussen donker materie en onbekende fisika en wat ons weet en verstaan. Om hierdie twee wêrelde te verbind is 'n donker foton wat aan die ander kant is, maar fisici sê dit kan met ons instrumente opgespoor word.
Video oor die NA64-eksperiment:
Op soek na die geheimsinnige donker foton: die NA64-eksperiment
