Темные фотоны могут объяснить одну из величайших загадок Вселенной
Теневая форма света во вселенной гипотетических частиц получает серьезное рассмотрение как средство обнаружения темной материи.
Согласно новому всестороннему анализу в рамках квантовой хромодинамики, темный фотон гораздо лучше соответствует наблюдаемым результатам экспериментов на коллайдере частиц, чем стандартная модель физики элементарных частиц, с довольно большим отрывом.
Фактически, группа исследователей под руководством физика Николаса Ханта-Смита из Центр передового опыта ARC по физике частиц темной материи и Университет Аделаиды в Австралии рассчитали уровень достоверности 6,5 сигм, предполагая, что вероятность того, что темные фотоны не объясняют наблюдения, составляет примерно один на миллиард.
«Существование темной материи было твердо установлено благодаря ее гравитационным взаимодействиям, однако ее точная природа продолжает ускользать от нас, несмотря на все усилия физиков всего мира», — говорит Энтони Томас, физик из Университета Аделаиды.
«Ключ к пониманию этой тайны может лежать в темном фотоне, теоретической массивной частице, которая может служить порталом между темным сектором частиц и обычной материей».
Темная материя – одна из величайших загадок Вселенной. Мы не знаем, что это такое, но существует нечто, оказывающее гравитационное воздействие на обычную материю.
Галактики вращаются быстрее, чем должны были бы, если бы они были просто набиты обычными частицами. Путь света огибает массивные объекты более заметно, чем следовало бы, просто из-за гравитации, создаваемой обычной материей.
Существует ряд кандидатов на роль темной материи, но нам еще предстоит идентифицировать это. И стандартная модель действительно не поможет. Он отлично подходит для физики частиц обычной материи, но пока не смог объяснить существование темной материи.
Одна из возможностей заключается в том, что каким-то образом в этом замешаны гипотетические темные фотоны. Точно так же, как обычные фотоны являются переносчиками силы электромагнетизма – света, – темные фотоны могут быть связаны с темной материей.
Хант-Смит и его коллеги из Университета Аделаиды и лаборатории Джефферсона в США исследовали эти продукты. столкновений частиц для поиска доказательств существования этих неуловимых частиц.
«В нашем последнем исследовании, — говорит Томас, — мы изучаем потенциальные эффекты, которые темный фотон может оказать на полный набор экспериментальных результатов, полученных от процесс глубоконеупругого рассеяния».
Глубоконеупругое рассеяние относится к определенному способу рассеяния частиц после столкновения с высокой энергией. Используя данные ряда коллайдеров частиц, исследователи исследовали возможность того, что темные фотоны играют тонкую роль в том, как частицы расходятся после удара.
Они также включили особую занозу в стандартную модель. , мюонная магнитная аномалия. Измерения того, как мюон колеблется в сильном магнитном поле, расходятся с предсказаниями стандартной модели на 3–4 стандартных отклонения, намекая на активность сил, которые еще предстоит изучить.
Они обнаружили, что введение возможности темный фотон не только увеличивает предпочтение темного фотона как кандидата, но и значительно уменьшает мюонную магнитную аномалию.
«Мы использовали современную систему углового момента лаборатории Джефферсона (JAM). ) механизм глобального анализа функции распределения партонов, модифицирующий основную теорию, чтобы учесть возможность существования темного фотона», — говорит Томас.
«Наша работа показывает, что гипотеза темного фотона предпочтительнее гипотезы стандартной модели в значение 6,5 сигм, что является доказательством открытия частиц».
Хотя еще предстоит проделать значительную работу, прежде чем мы сможем заявить о существовании темных фотонов, исследователи надеются, что их результаты убедит других исследователей аномалий проверить свои суммы на наличие лучей. света за пределами Стандартной модели.
Исследование опубликовано в Журнале физики высоких энергий.
