«На темную сторону»: темные фотоны помогут решить одну из величайших загадок Вселенной?
«Существование темной материи было твердо установлено на основе ее гравитационных взаимодействий, однако ее точная природа продолжает ускользать от нас, несмотря на усилия физиков всего мира. Ключ к пониманию этой тайны может лежать в темном фотоне, теоретической массивной частице, которая может служить порталом между темным сектором частиц и обычной материей», — говорит Энтони Томас, физик из Университета Аделаиды.
Согласно новому исследованию квантовой хромодинамики, гипотетические «темные фотоны» гораздо лучше соответствуют наблюдаемым результатам экспериментов на коллайдерах частиц, чем Стандартная модель физики элементарных частиц, и с довольно большим отрывом. Об этом рассказали в Университете Аделаиды (Австралия). Научная статья с расчетами вышла в Journal of High Energy Physics.
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. Свет огибает массивные объекты более явно, чем следовало бы.
Существует несколько претендентов на роль частиц темной материи (нейтрино, гипотетические вимпы или аксионы). Новое исследование продвигает темные фотоны: точно так же, как обычные фотоны являются носителями электромагнетизма (света), темные фотоны могут быть связаны с темной материей. Авторы изучили продукты столкновений частиц, чтобы найти доказательства существования этих темных фотонов.
«Мы исследовали потенциальные эффекты, которые темный фотон может оказать на полный набор экспериментальных результатов процесса глубоконеупругого рассеяния», — рассказывает ученый.
Глубоконеупругое рассеяние — это особый способ рассеяния частиц после высокоэнергических столкновений. Используя данные нескольких коллайдеров, ученые пришли к выводу, что темные фотоны играют которую роль в том, как частицы расходятся после удара.
Их решение даже позволило объяснить еще одну проблему — мюонную магнитную аномалию. Измерения того, как мюон колеблется в сильном магнитном поле, расходятся с предсказаниями стандартной модели, намекая на еще неизвестные физические силы.
«Наша работа показывает, что гипотеза темных фотонов предпочтительнее гипотезы стандартной модели со значимостью 6,5 сигм, что является свидетельством открытия частиц», — говорит Томас.
Хотя еще предстоит проделать значительную работу, прежде чем можно будет заявить о существовании темных фотонов, исследователи надеются, что их результаты убедят других исследователей проверить данные своих экспериментов с этой точки зрения.
