Karanlık foton. Görünmezi aramak

Bir foton, ışıkla ilişkili temel bir parçacıktır. Bununla birlikte, yaklaşık on yıl boyunca, bazı bilim adamları karanlık veya karanlık foton dedikleri şeyin olduğuna inandılar. Sıradan bir insan için böyle bir formülasyon kendi içinde bir çelişki gibi görünüyor. Fizikçiler için bu mantıklı, çünkü onların görüşüne göre karanlık maddenin gizemini çözmeye yol açıyor.

Hızlandırıcı deneylerinden elde edilen verilerin yeni analizleri, esas olarak sonuçlar çubuk dedektörübana nerede olduğunu göster karanlık foton gizli değildir, yani bulunmadığı bölgeleri hariç tutar. 1999'dan 2008'e kadar California, Menlo Park'taki SLAC'da (Stanford Linear Accelerator Center) yürütülen BaBar deneyi, veri topladı. elektronların pozitronlarla çarpışması, pozitif yüklü elektron antiparçacıkları. Deneyin ana bölümü olarak adlandırılan PKP-IISLAC, Berkeley Lab ve Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı ile işbirliği içinde yürütülmüştür. On üç ülkeden 630'dan fazla fizikçi BaBar'ın zirvesinde işbirliği yaptı.

En son analiz, BaBar'ın son iki yılında kaydedilen verilerinin yaklaşık %10'unu kullandı. Araştırma, Standart Fizik Modelinde yer almayan parçacıkları bulmaya odaklandı. Ortaya çıkan grafik, hiçbir karanlık fotonun bulunmadığı BaBar veri analizinde araştırılan arama alanını (yeşil) gösterir. Grafik ayrıca diğer deneyler için arama alanlarını da gösterir. Kırmızı çubuk, karanlık fotonların sözde fotonlara neden olup olmadığını kontrol etmek için alanı gösterir. g-2 anomalisive beyaz alanlar karanlık fotonların varlığı açısından incelenmeden kaldı. Grafik ayrıca dikkate alınır deney NA64CERN'de yapıldı.

Bir fotoğraf. Maximilian Bris/CERN

Sıradan bir foton gibi, karanlık bir foton da karanlık madde parçacıkları arasında elektromanyetik kuvvet aktaracaktır. Ayrıca sıradan madde ile potansiyel olarak zayıf bir bağ gösterebilir, bu da yüksek enerjili çarpışmalarda karanlık fotonların üretilebileceği anlamına gelir. Önceki aramalar bunun izini bulamadı, ancak karanlık fotonların genellikle elektronlara veya diğer görünür parçacıklara bozunduğu varsayıldı.

BaBar'da yeni bir çalışma için, bir elektron-pozitron çarpışmasında sıradan bir foton gibi siyah bir fotonun oluştuğu ve daha sonra detektör tarafından görülemeyen karanlık madde parçacıklarına bozunduğu bir senaryo düşünüldü. Bu durumda, yalnızca bir parçacığı - belirli bir miktarda enerji taşıyan sıradan bir fotonu - tespit etmek mümkün olacaktır. Böylece ekip, karanlık fotonun kütlesiyle eşleşen belirli enerji olaylarını aradı. 8 GeV kütlelerinde böyle bir isabet bulamadı.

Berkeley Laboratuvarı'nda nükleer fizikçi ve Berkeley'deki California Üniversitesi Fizik Bölümü'nün bir üyesi olan Yuri Kolomensky bir basın açıklamasında şunları söyledi: "Detektördeki karanlık bir fotonun imzası tek bir yüksek- enerji fotonu ve başka hiçbir aktivite yok." Bir ışın parçacığı tarafından yayılan tek bir foton, bir elektronun bir pozitronla çarpıştığını ve görünmez karanlık fotonun bozunarak detektör tarafından görülemeyen karanlık madde parçacıklarına dönüştüğünü ve eşlik eden başka herhangi bir enerjinin yokluğunda tezahür ettiğini bildirir.

Karanlık fotonun ayrıca, müon dönüşünün gözlemlenen özellikleri ile Standart Model tarafından tahmin edilen değer arasındaki uyuşmazlığı açıkladığı varsayılır. Amaç, bu özelliği en iyi bilinen doğrulukla ölçmektir. müon deneyi g-2Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda gerçekleştirildi. Kolomensky'nin dediği gibi, BaBar deneyinin sonuçlarının son analizleri büyük ölçüde "g-2 anomalisini karanlık fotonlar cinsinden açıklama olasılığını dışlıyor, ancak bu aynı zamanda g-2 anomalisini başka bir şeyin yönlendirdiği anlamına geliyor."

Karanlık foton ilk olarak 2008 yılında Lottie Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll ve Mark Kamionkowski tarafından Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndaki E2 deneyindeki "g-821 anomalisini" açıklamak için önerildi.

karanlık portal

Son yıllarda gerçekleştirilen ve söz konusu CERN deneyi olan NA64 de karanlık fotonlara eşlik eden fenomeni tespit edemedi. "Physical Review Letters" dergisindeki bir makalede bildirildiği üzere, verileri analiz ettikten sonra Cenevre'den fizikçiler 10 GeV ila 70 GeV kütleli karanlık fotonlar bulamadılar.

Ancak, ATLAS deneyinden James Beecham, bu sonuçlar hakkında yorum yaparken, ilk başarısızlığın rakip ATLAS ve CMS ekiplerini aramaya devam etmeye teşvik edeceğini umduğunu ifade etti.

Beecham, Physical Review Letters'da yorum yaptı. -

Japonya'daki BaBar'a benzer bir deneye denir. çan IIBaBar'dan yüz kat daha fazla veri vermesi bekleniyor.

Güney Kore'deki Temel Bilimler Enstitüsü'nden bilim adamlarının hipotezine göre, sıradan madde ve karanlık arasındaki ilişkinin akıldan çıkmayan gizemi, "" olarak bilinen bir portal modeli kullanılarak açıklanabilir.karanlık axion portalı ». İki varsayımsal karanlık sektör parçacığına, axion ve karanlık fotona dayanmaktadır. Portal, adından da anlaşılacağı gibi, karanlık madde ve bilinmeyen fizik ile bildiklerimiz ve anladıklarımız arasında bir geçiştir. Bu iki dünyayı birbirine bağlayan, diğer tarafta bulunan karanlık bir fotondur, ancak fizikçiler, enstrümanlarımızla tespit edilebileceğini söylüyor.

NA64 deneyi hakkında video:

Gizemli karanlık foton için avlanma: NA64 deneyi