У пошуках темного фотона. Є п’яте фундаментальне вплив?.

102

(Щоб не читати статтю – можете подивитися відео)

У Національному інституті ядерної фізики під Римом вчені готуються до експерименту, який може відповісти на одне з основних питань про природу реальності. Є п’яте, раніше невідоме фундаментальну взаємодію? В даний час ми знаємо чотири таких взаємодії: гравітаційне, електромагнітне, сильне і слабке. Гіпотетичний п’ятий тип може бути тим, що пов’язує видиму матерію з темною матерією, і виявлення такої сполучає частинки – темного фотона – стане проривом у фізиці.

Мало що відомо про темної матерії – тільки те, що вона становить більшу частину маси всесвіту. Матерія, яку ми можемо спостерігати – від зірок і галактик до людей і тварин становить лише 5 відсотків. його маса. Ми не можемо виявити темну матерію безпосередньо, але ми можемо бачити її гравітаційний ефект.

Так само, як фотони несуть електромагнітні взаємодії, темні фотони будуть носіями п’ятого фундаментального взаємодії і будуть впливати на темну матерію. Однак, на відміну від фотонів, темні фотони будуть мати масу. Знання маси і типів частинок, які може зруйнувати темний фотон, дало б перше уявлення про те, що становить більшу частину всесвіту, яка знаходиться за межами нашого сприйняття.

Полювання за темним фотоном почнеться в цьому місяці в Італійському національному інституті ядерної фізики. Існує інструмент під назвою PADME (експеримент зі знищення позитронів в темної матерії), який призначений для захоплення прихованої п’ятої сили. План передбачає бомбардування тонкої пластини алмазним пучком частинок, званих позитронами, які є антиматериальными версіями електронів.

В нормальних умовах позитрони і електрони анігілюють один одного, утворюючи пару правильних фотонів. Але якщо темні фотони дійсно існують, то час від часу анігіляція позитронів і електронів повинна виробляти їх. Тоді замість двох фотонів з’явиться темний фотон і звичайний фотон. І це те, що італійські дослідники хочуть перевірити.

Це так з темною матерією, що ми не можемо її побачити. Також годі чекати, що дослідники раптом побачать темний фотон. PADME не зможе виявити його безпосередньо, але замість цього зниклий фотон буде служити доказом. Це було б доказом не тільки існування темного фотона, але і п’ятого фундаментальної взаємодії.

– В даний час ми не знаємо, з чого складається більша частина Всесвіту. Якщо ми знайдемо п’яту силу, вона повністю змінить існуючу парадигму. Це відкриє двері в новий світ і допоможе нам зрозуміти частинки і сили, які складають темну матерію і темну енергію », – сказав Мауро Раггі з Університету Сапієнца в Римі, який візьме участь у запланованому експерименті з колегами.

Експеримент триватиме як мінімум до кінця року. Тим не менш, є попередні плани щодо передачі приладу PADME в лабораторії Корнелльського університету, де він буде підключений до більш потужного прискорювача частинок, ніж в Італії. Це може розширити пошук темних фотонів.

Але не тільки в Італії вони шукають темний фотон. Брайан Маккіннон з університету Глазго, займається пошуком темного фотона в прискорювачі Томас Джефферсон у Вірджинії. – Темний фотон, якщо він існує, дозволить нам заглянути в темний сектор, щоб побачити, що відбувається. Це, безумовно, було б здорово у фізиці “, – сказав Маккіннон.

Які шанси, що фізики знайдуть свідоцтво п’ятої сили у всесвіті? «Ми дивимося трохи сліпо, але якщо ми шукаємо, принаймні, у нас є шанс», – сказав Раггі.

Якщо ми зможемо підтвердити існування темного фотона і можливе п’яте взаємодія, це змінить наше сприйняття Всесвіту. Вам потрібно буде переписати підручники з фізики.

Джерело: Зберігач . Національний Інститут Астрофізики , фото: NASA / JPL-Caltech