暗光子。 尋找看不見的東西

光子是與光相關的基本粒子。 然而，大約十年來，一些科學家認為存在他們所謂的暗光子或暗光子。 對於普通人來說，這樣的表述本身似乎就是一個矛盾。 對於物理學家來說，這是有道理的，因為在他們看來，這有助於揭開暗物質的神秘面紗。

加速器實驗數據的新分析，主要是結果 BaBar 探測器告訴我在哪裡 暗光子 它不是隱藏的，即它不包括未找到的區域。 BaBar 實驗於 1999 年至 2008 年在加利福尼亞州門洛帕克的 SLAC（斯坦福直線加速器中心）進行，收集的數據來自 電子與正電子的碰撞，帶正電的電子反粒子。 實驗的主要部分，稱為 PKP-II，是與 SLAC、伯克利實驗室和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室合作進行的。 來自 630 個國家的 XNUMX 多名物理學家在 BaBar 的鼎盛時期進行了合作。

最新的分析使用了 BaBar 在過去兩年運營中記錄的大約 10% 的數據。 研究的重點是尋找未包含在物理標準模型中的粒子。 結果圖顯示了在 BaBar 數據分析中探索的搜索區域（綠色），其中沒有發現暗光子。 該圖還顯示了其他實驗的搜索區域。 紅條顯示該區域以檢查暗光子是否導致所謂的 g-2 異常並且白色區域仍未檢查是否存在暗光子。 該圖表還考慮到 實驗 NA64在歐洲核子研究中心製造。

一張照片。 馬克西米利安布里斯/歐洲核子研究中心

與普通光子一樣，暗光子會在暗物質粒子之間傳遞電磁力。 它還可能顯示出與普通物質的潛在弱鍵，這意味著暗光子可以在高能碰撞中產生。 之前的搜索未能找到它的踪跡，但通常認為暗光子會衰變為電子或其他可見粒子。

BaBar 的一項新研究考慮了這樣一種情況，即在電子-正電子碰撞中像普通光子一樣形成黑色光子，然後衰變為探測器不可見的暗物質粒子。 在這種情況下，只能檢測到一個粒子——一個攜帶一定能量的普通光子。 因此，該團隊尋找與暗光子質量相匹配的特定能量事件。 他沒有發現對 8 GeV 質量有如此大的影響。

伯克利實驗室的核物理學家、加州大學伯克利分校物理系成員 Yuri Kolomensky 在一份新聞稿中表示，“探測器中暗光子的特徵將像一個高-能量光子，沒有其他活動。” 束粒子發射的單個光子將發出一個電子與正電子碰撞的信號，並且不可見的暗光子已經衰變為探測器不可見的暗物質粒子，在沒有任何其他伴隨能量的情況下表現出來。

暗光子也被假定為解釋所觀察到的 μ 子自旋特性與標準模型預測值之間的差異。 目標是以已知的最準確的精度測量此屬性。 μ子實驗g-2在費米國家加速器實驗室進行。 正如 Kolomensky 所說，最近對 BaBar 實驗結果的分析在很大程度上“排除了用暗光子解釋 g-2 異常的可能性，但這也意味著其他東西正在驅動 g-2 異常。”

暗光子於 2008 年由 Lottie Ackerman、Matthew R. Buckley、Sean M. Carroll 和 Mark Kamionkowski 首次提出，用於解釋布魯克海文國家實驗室 E2 實驗中的“g-821 異常”。

黑暗之門

上述 CERN 近年開展的名為 NA64 的實驗也未能檢測到伴隨暗光子的現象。 根據《物理評論快報》的一篇文章，來自日內瓦的物理學家在分析數據後，無法找到質量在 10 GeV 和 70 GeV 之間的暗光子。

然而，在評論這些結果時，ATLAS 實驗的 James Beecham 表示希望第一次失敗會鼓勵競爭的 ATLAS 和 CMS 團隊繼續尋找。

Beecham 在 Physical Review Letters 中發表了評論。 -

一個類似日本BaBar的實驗叫做 貝爾二世預計將提供比 BaBar 多一百倍的數據。

根據韓國基礎科學研究所科學家的假設，普通物質與黑暗之間關係的令人難以忘懷的奧秘可以用一個名為“黑暗軸子傳送門 ». 它基於兩個假設的暗扇區粒子，軸子和暗光子。 顧名思義，門戶是暗物質和未知物理以及我們所知道和理解的東西之間的過渡。 連接這兩個世界的是另一邊的暗光子，但物理學家說它可以用我們的儀器檢測到。

關於 NA64 實驗的視頻：

尋找神秘的暗光子：NA64 實驗