ダークフォトン。見えないものを探す

光子は、光に関連する素粒子です。しかし、約XNUMX年間、一部の科学者は、彼らが暗いまたは暗い光子と呼ぶものがあると信じていました。普通の人には、そのような定式化はそれ自体が矛盾しているように見えます。物理学者にとって、これは理にかなっています。なぜなら、彼らの意見では、それは暗黒物質の謎を解明することにつながるからです。

加速器実験からのデータの新しい分析、主に結果 BaBar検出器どこに見せて 暗い光子 非表示にはなりません。つまり、見つからなかったゾーンは除外されます。 1999年から2008年にカリフォルニア州メンロパークのSLAC（スタンフォード線形加速器センター）で実施されたBaBar実験では、 電子と陽電子の衝突、正に帯電した電子反粒子。と呼ばれる実験の主要部分 PKP-IIは、SLAC、バークレーラボ、ローレンスリバモア国立研究所と共同で実施されました。 630か国からのXNUMX人以上の物理学者が、ピーク時にBaBarで協力しました。

最新の分析では、過去10年間の運用で記録されたBaBarのデータの約XNUMX％を使用しました。研究は、物理学の標準模型に含まれていない粒子を見つけることに焦点を当てています。結果のプロットは、暗い光子が見つからなかったBaBarデータ分析で探索された検索領域（緑）を示しています。グラフには、他の実験の検索領域も表示されます。赤いバーは、暗い光子がいわゆるいわゆる原因であるかどうかを確認するための領域を示しています g-2異常そして白いフィールドは暗い光子の存在について調べられないままでした。チャートはまた考慮に入れます 実験NA64CERNで作られました。

写真。 Maximilian Bris / CERN

通常の光子のように、暗黒光子は暗黒物質粒子間で電磁力を伝達します。また、通常の物質との潜在的に弱い結合を示す可能性があります。これは、高エネルギー衝突で暗い光子が生成される可能性があることを意味します。以前の検索ではその痕跡を見つけることができませんでしたが、暗い光子は一般に電子または他の目に見える粒子に崩壊すると想定されていました。

BaBarでの新しい研究では、電子と陽電子の衝突で通常の光子のように黒い光子が形成され、その後、検出器からは見えない暗い物質の粒子に崩壊するシナリオが検討されました。この場合、8つの粒子、つまり一定量のエネルギーを運ぶ通常の光子のみを検出することが可能です。そこで、チームは暗い光子の質量に一致する特定のエネルギーイベントを探しました。彼はXNUMXGeVの質量でそのようなヒットを見つけませんでした。

バークレー研究所の核物理学者であり、カリフォルニア大学バークレー校の物理学部のメンバーであるユーリ・コロメンスキー氏は、プレスリリースで次のように述べています。エネルギー光子と他の活動はありません。」ビーム粒子によって放出された単一の光子は、電子が陽電子と衝突し、目に見えない暗い光子が崩壊して物質の暗い粒子になり、検出器には見えず、他の付随するエネルギーがない場合に現れることを示します。

暗い光子はまた、ミュオンスピンの観測された特性と標準模型によって予測された値との間の不一致を説明するために仮定されています。目標は、このプロパティを最もよく知られている精度で測定することです。 ミューオン実験g-2フェルミ国立加速器研究所で実施。 Kolomenskyが言ったように、BaBar実験の結果の最近の分析は、「暗い光子の観点からg-2異常を説明する可能性を大部分除外しますが、それはまた、何か他のものがg-2異常を引き起こしていることを意味します」。

ダークフォトンは、ブルックヘブン国立研究所でのE2008実験における「g-2異常」を説明するために、821年にロッティアッカーマン、マシューR.バックリー、ショーンM.キャロル、マークカミオンコウスキーによって最初に提案されました。

暗いポータル

近年行われた前述の NA64 と呼ばれる CERN の実験でも、ダークフォトンに伴う現象は検出されませんでした。 "Physical Review Letters" の記事で報告されているように、データを分析した後、ジュネーブの物理学者は 10 GeV から 70 GeV の質量を持つ暗黒光子を見つけることができませんでした。

しかし、これらの結果についてコメントし、ATLAS実験のJames Beechamは、最初の失敗が競合するATLASチームとCMSチームに見続けることを促すだろうという彼の希望を表明しました。

ビーチャムは Physical Review Letters でコメントしました。 -

日本のBaBarに似た実験は ベルIIこれは、BaBarのXNUMX倍のデータを提供すると予想されます。

韓国の基礎科学研究所の科学者の仮説によれば、通常の物質と暗闇の関係の謎は、「」と呼ばれるポータルモデルを使用して説明することができます。ダークアクシオンポータル»。これは、XNUMXつの仮想的なダークセクター粒子、アクシオンとダークフォトンに基づいています。ポータルは、その名前が示すように、暗黒物質と未知の物理学、そして私たちが知っていることと理解していることの間の移行です。これらのXNUMXつの世界をつなぐのは反対側にある暗い光子ですが、物理学者はそれが私たちの機器で検出できると言います。

NA64実験に関するビデオ：

神秘的な暗い光子の探索：NA64実験