Fotó fosc. Buscant l'invisible
Un fotó és una partícula elemental associada a la llum. Tanmateix, durant aproximadament una dècada, alguns científics van creure que hi havia el que anomenen un fotó fosc o fosc. Per a una persona normal, aquesta formulació sembla ser una contradicció en si mateixa. Per als físics, això té sentit, perquè, segons la seva opinió, porta a desvetllar el misteri de la matèria fosca.
Noves anàlisis de dades d'experiments amb acceleradors, principalment resultats Detector BaBarmostra'm on fotó fosc no està amagat, és a dir, exclou zones on no s'ha trobat. L'experiment BaBar, que es va desenvolupar des del 1999 fins al 2008 al SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) a Menlo Park, Califòrnia, va recollir dades de xocs d'electrons amb positrons, antipartícules d'electrons carregades positivament. La part principal de l'experiment, anomenada PKP-II, es va realitzar en col·laboració amb SLAC, Berkeley Lab i Lawrence Livermore National Laboratory. Més de 630 físics de tretze països van col·laborar a BaBar en el seu moment àlgid.
L'última anàlisi va utilitzar al voltant del 10% de les dades de BaBar registrades en els seus dos últims anys de funcionament. La investigació s'ha centrat a trobar partícules no incloses en el model estàndard de física. El gràfic resultant mostra l'àrea de cerca (verda) explorada a l'anàlisi de dades BaBar on no es van trobar fotons foscos. El gràfic també mostra àrees de cerca per a altres experiments. La barra vermella mostra l'àrea per comprovar si els fotons foscos provoquen l'anomenat g-2 anomaliai els camps blancs van romandre sense examinar per la presència de fotons foscos. El gràfic també té en compte experiment NA64fet al CERN.
Una foto. Maximilian Bris/CERN
Com un fotó normal, un fotó fosc transferirà la força electromagnètica entre les partícules de matèria fosca. També podria mostrar un enllaç potencialment feble amb la matèria ordinària, el que significa que es podrien produir fotons foscos en col·lisions d'alta energia. Les cerques anteriors no han pogut trobar-ne rastres, però generalment s'ha suposat que els fotons foscos decaen en electrons o altres partícules visibles.
Per a un nou estudi a BaBar, es va considerar un escenari en què un fotó negre es forma com un fotó normal en una col·lisió electró-positró, i després es desintegra en partícules fosques de matèria invisibles per al detector. En aquest cas, seria possible detectar només una partícula: un fotó normal que transporta una certa quantitat d'energia. Així que l'equip va buscar esdeveniments energètics específics que coincidís amb la massa del fotó fosc. No va trobar tal èxit a les masses de 8 GeV.
Yuri Kolomensky, físic nuclear del Laboratori de Berkeley i membre del Departament de Física de la Universitat de Califòrnia, Berkeley, va dir en un comunicat de premsa que "la signatura d'un fotó fosc al detector serà tan simple com un fotó alt. fotó d'energia i cap altra activitat". Un sol fotó emès per una partícula del feix indicaria que un electró va xocar amb un positró i que el fotó fosc invisible s'havia desintegrat en partícules fosques de matèria, invisibles per al detector, manifestant-se en absència de cap altra energia acompanyant.
També es postula que el fotó fosc explica la discrepància entre les propietats observades de l'espí del muó i el valor previst pel model estàndard. L'objectiu és mesurar aquesta propietat amb la precisió més coneguda. experiment de muons g-2realitzat al Fermi National Accelerator Laboratory. Com va dir Kolomensky, les anàlisis recents dels resultats de l'experiment BaBar "descarten en gran mesura la possibilitat d'explicar l'anomalia g-2 en termes de fotons foscos, però també vol dir que una altra cosa està impulsant l'anomalia g-2".
El fotó fosc va ser proposat per primera vegada l'any 2008 per Lottie Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll i Mark Kamionkowski per explicar l'"anomalia g-2" a l'experiment E821 al Brookhaven National Laboratory.
portal fosc
L'esmentat experiment del CERN anomenat NA64, dut a terme els darrers anys, tampoc no va poder detectar els fenòmens que acompanyen els fotons foscos. Tal com es va informar en un article a "Physical Review Letters", després d'analitzar les dades, els físics de Ginebra no van poder trobar fotons foscos amb masses de 10 GeV a 70 GeV.
Tanmateix, comentant aquests resultats, James Beecham de l'experiment ATLAS va expressar la seva esperança que el primer fracàs animaria els equips ATLAS i CMS competidors a seguir buscant.
Beecham va comentar a Physical Review Letters. -
Es diu un experiment similar al BaBar al Japó Campana IIque s'espera que doni cent vegades més dades que BaBar.
Segons la hipòtesi dels científics de l'Institut de Ciències Bàsiques de Corea del Sud, el misteri inquietant de la relació entre la matèria ordinària i la foscor es pot explicar mitjançant un model de portal conegut com "portal axion fosc ». Es basa en dues hipotètiques partícules del sector fosc, l'axió i el fotó fosc. El portal, com el seu nom indica, és una transició entre la matèria fosca i la física desconeguda i el que sabem i entenem. Connectant aquests dos mons hi ha un fotó fosc que es troba a l'altra banda, però els físics diuen que es pot detectar amb els nostres instruments.
Vídeo sobre l'experiment NA64:
A la recerca del misteriós fotó fosc: l'experiment NA64
