Физик-теоретик предложил поискать темную материю в синхротронах
Физик-теоретик Инь Вэнь из Токийского столичного университета предложил новый метод изучения свойств темных фотонов — гипотетических частиц, которые, как предполагается, объясняют природу темной материи. Преимущество его идеи в том, что ее реализация не требует никакого дополнительного оборудования — все уже есть и работает.
Расчеты приведены в журнале Physical Review Letters. Из них следует, что аргоновые счетчики Гейгера–Мюллера, установленные на синхротронных источниках в качестве штатных средств контроля радиационной безопасности, могут быть применены для определения верхних границ силы взаимодействия темных фотонов с обычными.
Экспериментальная физика элементарных частиц часто ассоциируется с огромными коллаборациями, международным финансированием и специализированными комплексами — чего стоит одно открытие бозона Хиггса. Сейчас научное сообщество сосредоточилось на поисках темной материи, которая, возможно, объясняет «недостающую» часть массы Вселенной, ускользающую от обычных методов детектирования. Среди профильных экспериментов можно выделить, например, ALPS (Any Light Particle Search) в Гамбурге: там мощный лазерный луч пропускают через магнитное поле, затем через стену и только потом регистрируют. Такие опыты называют «светящими сквозь стену» (Light‑Shining through a Wall — LSW), и их считают перспективным направлением в охоте за темной материей.
Такие же измерения возможны на обычных синхротронных источниках, где мощное рентгеновское излучение направляют на образцы для изучения их свойств, считает Инь. Ондулятор синхротрона — сам по себе интенсивный источник света, проходящего через магнитное поле; защитная стена, не пропускающая обычные фотоны, уже есть; счетчики Гейгера за ней висят — в общем, полный аналог LSW‑эксперимента.
Физик теоретически смоделировал прохождение темных фотонов от синхротронного пучка через оптику, защитную стену и обычный счетчик Гейгера, и посчитал, сколько таких частиц можно было бы зарегистрировать при тех или иных их свойствах. Поскольку мониторинг на этих установках уже показывает уровни радиации в безопасных для людей пределах, можно вывести диапазон исходных свойств темных фотонов, в частности, верхние пределы «параметра смешивания», определяющего их взаимодействие с обычными фотонами. Исходя из массы темного фотона от 1 до 50 электронвольт, найденный предел оказался менее чем в 0,00001 раза больше силы взаимодействия между нормальными фотонами. Это гораздо более строгий предел, чем в любом другом эксперименте LSW в том же диапазоне масс, и дополняет предыдущие эксперименты.
