Загадкова темна матерія. Розпочався пошук темних фотонів на Великому адронному колайдері

У пошуках частинок невловимої темної матерії існує два основних методи. Перший полягає в тому, щоб шукати частинки, які розпадаються під час проходження через детектор. Такий метод актуальний для нейтринних обсерваторій, коли частинки темної матерії стикаються з ядрами атомів і може викликати появу слабкого спалаху світла. Поки що цей метод пошуку частинок темної матерії нічого не дав. Другий метод полягає в зіткненні частинки в прискорювачі частинок, наприклад, на Великому адронному колайдері. Але і за допомогою цього методу вчені не знайшли частинок темної матерії. Нова спроба фізиків із ЦЕРН спрямована на пошук так званих темних фотонів, пише Universe Today.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Темні фотони

Темні фотони є частиною деяких узагальнень Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Якщо темна матерія існує, а вчені вважають, що так і є, то це зовсім інша форма матерії з кварків і лептонів, які входять до складу протонів, нейтронів і електронів звичайної матерії. Якщо темна матерія може взаємодіяти сама із собою, то в неї має бути бозон-носій сили, точно так само, як фотони дозволяють зарядам взаємодіяти, а сильну взаємодію мають глюони, які утримують ядра атомів разом. Ці гіпотетичні носії сили темної матерії називаються темними фотонами.

У стандартній моделі електромагнітна та слабка взаємодії пов'язані між собою, тому фотони пов'язані з радіоактивним розпадом. В узагальненій моделі темні фотони мають аналогічний зв'язок, тому вони мають впливати на розпад деяких частинок, наприклад мюонів. Темні фотони також мають впливати на магнітний момент мюона, і раніше цього року дослідження припустило саме такий ефект.

У Стандартній моделі фізики елементарних частинок електромагнітна та слабка взаємодії пов'язані між собою, тому фотони пов'язані з радіоактивним розпадом. В узагальненій Стандартній моделі темні фотони мають такий самий зв'язок, тому вони мають впливати на розпад деяких частинок, наприклад, мюонів. Також темні фотони мають впливати на магнітний момент мюона, і дослідження, проведені раніше цього року, показали, що такий ефект існує.

Пошук темних фотонів

Останній на сьогодні запуск Великого адронного колайдера є третім запуском експерименту з детектором під назвою компактний мюонний соленоїд (CMS). Цей експеримент розпочався в липні минулого року і вчені шукають ефект, відомий як зміщені мюони. Тобто в цьому випадку мюони приходять із загальної ділянки зіткнення частинок, а не з самої точки зіткнення. Це буде пов'язано з тим, що початкове зіткнення створює темні фотони, які не побачив детектор, але вони розпадаються на видимі мюони.

Початкові результати цього експерименту не виявили подібних подій, а це означає, що досі немає жодних доказів існування темних фотонів. Вчені вважають, що подальші спостереження можуть виявити присутність темних фотонів. Якщо ж цього не станеться, то результати накладуть додаткові обмеження на існування темних фотонів.

Подібний розвиток подій зараз характерний для досліджень темної матерії. Адже є багато непрямих доказів її існування, але прямих доказів, як і раніше, немає. Тому вчені продовжуватимуть шукати темні фотони в надії на те, що вони будуть ключем до розгадки таємниці темної матерії.

Як уже писав Фокус, телескоп Вебб виявив метан на не дуже далекій планеті. Справжній ажіотаж у пошуках ознак позаземного життя викликає метан. Цю сполуку було виявлено в атмосфері теплого Юпітера.