У нас закінчуються місця для пошуку частинок темної матерії
Темна матерія продовжує залишатися фізикою сверблячки, яку просто не можуть подряпати. Незалежно від того, що смикає більш видимий матеріал Всесвіту, він просто не хоче, щоб його можна було знайти.
Новий погляд на існуючі дані не зміг виявити будь-які «темні фотони» - частинки, які допоможуть описати сили за темними масами. Він не виключає їх існування, але він залишає кілька місць, які вони можуть приховувати.
В період з 1999 по 2008 рік фізики з Каліфорнійського університету в Каліфорнійському університеті в Каліфорнійській лабораторії прискорювачів розламали частки речовини і антиматерії і просів через останки в пошуках прихованих секретів.
До цього дня дослідники копають дані, які шукають ключі до ідентичності однією з найбільших загадок науки - все це темні речі, складові наш всесвіт.
Навіть коли ми складаємо загальну масу зірок і пилу і газу, ми все ще не маємо достатньої сили тяжіння, щоб пояснити, як галактики склеюються. Або наші суми серйозно помиляються - що можливо, але малоймовірно, - або там повинно бути більше речей, які ми не можемо бачити.
Що б не трапилося, темна матерія складає близько 25 відсотків всієї маси Всесвіту. Це просто не робить його легко відомим, а не через відсутність погляду.
Можливо, що темна матерія може являти собою щільні купки нормальної матерії, які ведуть себе дивно, або дивні розміри, згорнуті якимись способами, які ми не можемо виявити.
Чи це може бути зовсім інший клас матерії. Більш темний клас.
Зображення: Національна лабораторія прискорювачів SLAC
Це сімейство темних частинок і раніше буде вести себе відповідно до фізики підручників. Іншими словами, можуть існувати сили між різними видами електронів темної матерії або цілими темними атомами.
І так само, як фотони опосередковують електромагнітні сили, можуть існувати «темні» фотони, що защібають назад і вперед між цими шматочками темної матерії.
Якщо б вони існували, темні фотони майже напевно мали б певні властивості, які могли б зробити їх присутність відомим в даних частинок, що стикаються.
«Підпис (темного фотона) в детекторі була б гранично проста: один високоенергетичний фотон без будь-якої іншої активності», - говорить фізик-фізик з Лабораторії ядерних досліджень лабораторії Берклі в Каліфорнії Юрій Коломенський.
До сих пір ніяких ознак цих темних фотонних відбитків пальців не виникало у вигляді енергій, що досягаються прискорювачем в так званому експерименті BaBar.
«Хоча це не виключає існування темних фотонів, - говорить представник BaBar Майкл Роні, - результати BaBar обмежують, де вони можуть ховатися, і остаточно виключають їх пояснення інший інтригуючою таємниці, пов'язаної з власністю субатомной частки, відомої як мюон."
Мюони заряджаються елементарними частинками, на відміну від електронів. Стандартна модель фізики - найкраща теорія для пояснення взаємодії всіх частинок - описує, як повинні виглядати мюони.
Проблема - одне з фундаментальних властивостей мюона, зване спіном, не зовсім схоже на те, що повинно бути в моделі. Ранні вимірювання в Національній лабораторії Брукхейвена були на 0,0002 відсотка від прогнозів.
Що викликає цю аномалію? Хто знає. Звичайно, не темні фотони.
«Темні фотони могли б подолати цей прихований розрив між темною матерією і нашим світом, тому було б цікаво, якби ми це бачили», - каже Коломенський.
Це не зовсім смертельний дзвін для тіньового близнюка фотона, і більш потужні експерименти вже прогріваються, щоб продовжити пошук прихованої фізики. Але шанси знайти його просто значно знизилися.
Закриття дверей і звуження вікон можуть здатися не такими захоплюючими, як великі одкровення в науці. Але так само круто, як здається, «темна фізика», нова впевненість в тому, де зосередити нашу полювання на відповіді, набагато більш продуктивна.
Це дослідження було опубліковано в Physical Review Letters.
Література: ScienceAlert
