В поисках темного фотона. Есть ли пятое фундаментальное влияние?.

76

(Чтобы не читать статью — можете посмотреть видео)

В Национальном институте ядерной физики под Римом ученые готовятся к эксперименту, который может ответить на один из основных вопросов о природе реальности. Есть ли пятое, ранее неизвестное фундаментальное взаимодействие? В настоящее время мы знаем четыре таких взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Гипотетический пятый тип может быть тем, что связывает видимую материю с темной материей, и обнаружение такой соединяющей частицы — темного фотона — станет прорывом в физике.

Мало что известно о темной материи — только то, что она составляет большую часть массы вселенной. Материя, которую мы можем наблюдать — от звезд и галактик до людей и животных — составляет всего 5 процентов. его масса. Мы не можем обнаружить темную материю напрямую, но мы можем видеть ее гравитационный эффект.

Так же, как фотоны несут электромагнитные взаимодействия, темные фотоны будут носителями пятого фундаментального взаимодействия и будут влиять на темную материю. Однако, в отличие от фотонов, темные фотоны будут иметь массу. Знание массы и типов частиц, которые может разрушить темный фотон, дало бы первое представление о том, что составляет большую часть вселенной, которая находится за пределами нашего восприятия.

Охота за темным фотоном начнется в этом месяце в Итальянском национальном институте ядерной физики. Существует инструмент под названием PADME (эксперимент по уничтожению позитронов в темной материи), который предназначен для захвата скрытой пятой силы. План предусматривает бомбардировку тонкой алмазной пластины пучком частиц, называемых позитронами, которые являются антиматериальными версиями электронов.

В нормальных условиях позитроны и электроны аннигилируют друг друга, образуя пару правильных фотонов. Но если темные фотоны действительно существуют, то время от времени аннигиляция позитронов и электронов должна производить их. Тогда вместо двух фотонов появится темный фотон и обычный фотон. И это то, что итальянские исследователи хотят проверить.

Это так с темной материей, что мы не можем ее увидеть. Также нечего ожидать, что исследователи вдруг увидят темный фотон. PADME не сможет обнаружить его напрямую, но вместо этого пропавший фотон будет служить доказательством. Это было бы доказательством не только существования темного фотона, но и пятого фундаментального взаимодействия.

— В настоящее время мы не знаем, из чего состоит большая часть Вселенной. Если мы найдем пятую силу, она полностью изменит существующую парадигму. Это откроет дверь в новый мир и поможет нам понять частицы и силы, которые составляют темную материю и темную энергию », — сказал Мауро Рагги из Университета Сапиенца в Риме, который примет участие в запланированном эксперименте с коллегами.

Эксперимент продлится как минимум до конца года. Тем не менее, есть предварительные планы по передаче прибора PADME в лаборатории Корнелльского университета, где он будет подключен к более мощному ускорителю частиц, чем в Италии. Это может расширить поиск темных фотонов.

Но не только в Италии они ищут темный фотон. Брайан Маккиннон из университета Глазго, занимается поиском темного фотона в ускорителе Томас Джефферсон в Вирджинии. — Темный фотон, если он существует, позволит нам заглянуть в темный сектор, чтобы увидеть, что происходит. Это, безусловно, было бы здорово в физике «, — сказал Маккиннон.

Каковы шансы, что физики найдут свидетельство пятой силы во вселенной? «Мы смотрим немного слепо, но если мы ищем, по крайней мере, у нас есть шанс», — сказал Рагги.

Если мы сможем подтвердить существование темного фотона и возможное пятое взаимодействие, это изменит наше восприятие Вселенной. Вам нужно будет переписать учебники по физике.

Источник: Хранитель . Национальный Институт Астрофизики , фото: NASA / JPL-Caltech