Dökk ljóseind. Leitaðu að hinu ósýnilega

Ljóseind er frumefni sem tengist ljósi. Hins vegar, í um það bil áratug, töldu sumir vísindamenn að til væri það sem þeir kalla dökk eða dökk ljóseind. Fyrir venjulegum manni virðist slík mótun vera mótsögn í sjálfu sér. Fyrir eðlisfræðinga er þetta skynsamlegt, því að þeirra mati leiðir það til þess að afhjúpa leyndardóm hulduefnisins.

Nýjar greiningar á gögnum úr hröðunartilraunum, aðallega niðurstöður BaBar skynjarisýndu mér hvar dökk ljóseind það er ekki falið, þ.e. það útilokar svæði þar sem það fannst ekki. BaBar tilraunin, sem stóð frá 1999 til 2008 í SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) í Menlo Park, Kaliforníu, safnaði gögnum frá árekstrar rafeinda við positrón, jákvætt hlaðnar rafeindamótagnir. Meginhluti tilraunarinnar, sem heitir PKP-II, var unnin í samvinnu við SLAC, Berkeley Lab og Lawrence Livermore National Laboratory. Yfir 630 eðlisfræðingar frá þrettán löndum tóku þátt í BaBar þegar mest var.

Nýjasta greiningin notaði um 10% af gögnum BaBar sem skráð voru á síðustu tveimur starfsárum þess. Rannsóknir hafa beinst að því að finna agnir sem ekki eru innifalin í staðallíkani eðlisfræðinnar. Línuritið sem myndast sýnir leitarsvæðið (grænt) sem kannað var í BaBar gagnagreiningu þar sem engar dökkar ljóseindir fundust. Línuritið sýnir einnig leitarsvæði fyrir aðrar tilraunir. Rauða súlan sýnir svæðið til að athuga hvort dökkar ljóseindir valdi svokölluðum g-2 frávikog hvítu sviðin voru órannsökuð fyrir tilvist dökkra ljóseinda. Myndin tekur einnig mið af tilraun NA64gert hjá CERN.

Mynd. Maximilian Bris/CERN

Eins og venjuleg ljóseind mun dökk ljóseind flytja rafsegulkraft á milli hulduefnisagna. Það gæti líka sýnt mögulega veikt tengsl við venjulegt efni, sem þýðir að dökk ljóseindir gætu myndast í háorkuárekstrum. Fyrri leit hefur ekki tekist að finna ummerki um það, en almennt hefur verið gert ráð fyrir að dökkar ljóseindir rotni í rafeindir eða aðrar sýnilegar agnir.

Í nýrri rannsókn á BaBar var atburðarás skoðuð þar sem svört ljóseind myndast eins og venjuleg ljóseind í rafeinda-póseindárekstri og rotna síðan í dökkar efnisagnir sem eru ósýnilegar skynjaranum. Í þessu tilviki væri aðeins hægt að greina eina ögn - venjulega ljóseind sem flytur ákveðið magn af orku. Þannig að teymið leitaði að sérstökum orkuatburðum sem passa við massa dökku ljóseindarinnar. Hann fann ekki slíkt högg á 8 GeV fjöldanum.

Yuri Kolomensky, kjarnaeðlisfræðingur við Berkeley Lab og meðlimur eðlisfræðideildar háskólans í Kaliforníu í Berkeley, sagði í fréttatilkynningu að „undirskrift dökkrar ljóseindar í skynjaranum verður eins einföld og ein há- orkuljóseind og engin önnur virkni." Ein ljóseind sem geislaögn sendir frá sér myndi gefa til kynna að rafeind hafi rekist á positron og að ósýnilega dökka ljóseindin hafi rotnað í dökkar efnisagnir, ósýnilegar skynjaranum, sem birtast í fjarveru annarrar meðfylgjandi orku.

Einnig er talið að dökk ljóseind skýri misræmið á milli eiginleika múonsnúningsins og gildisins sem staðallíkanið spáir fyrir um. Markmiðið er að mæla þessa eign með bestu þekktu nákvæmni. muon tilraun g-2fram á Fermi National Accelerator Laboratory. Eins og Kolomensky sagði útiloka nýlegar greiningar á niðurstöðum BaBar tilraunarinnar að mestu „möguleikann á að skýra g-2 frávikið út frá dökkum ljóseindum, en það þýðir líka að eitthvað annað knýr g-2 frávikið áfram.

Dökk ljóseind var fyrst sett fram árið 2008 af Lottie Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll og Mark Kamionkowski til að útskýra "g-2 frávikið" í E821 tilrauninni í Brookhaven National Laboratory.

dimm gátt

Fyrrnefnd CERN tilraun sem kallast NA64, sem gerð var á undanförnum árum, tókst heldur ekki að greina fyrirbæri sem fylgja dökkum ljóseindum. Eins og greint var frá í grein í "Physical Review Letters", eftir að hafa greint gögnin, gátu eðlisfræðingar frá Genf ekki fundið dökkar ljóseindir með massa frá 10 GeV til 70 GeV.

Hins vegar, þegar hann tjáði sig um þessar niðurstöður, lýsti James Beecham frá ATLAS tilrauninni von sinni um að fyrsta bilunin myndi hvetja keppandi ATLAS og CMS liðin til að halda áfram að leita.

Beecham sagði í Physical Review Letters. -

Tilraun svipað BaBar í Japan er kölluð Bell IIsem búist er við að gefi hundrað sinnum meiri gögn en BaBar.

Samkvæmt tilgátu vísindamanna frá grunnvísindastofnuninni í Suður-Kóreu er hægt að útskýra hina áleitnu ráðgátu um samband venjulegs efnis og myrkurs með því að nota gáttarlíkan sem kallast "dökk axion gátt ». Það er byggt á tveimur tilgátum dökkum geiraögnum, axion og dökkri ljóseind. Gáttin, eins og nafnið gefur til kynna, er umskipti milli hulduefnis og óþekktrar eðlisfræði og þess sem við þekkjum og skiljum. Að tengja þessa tvo heima er dökk ljóseind sem er hinum megin, en eðlisfræðingar segja að hægt sé að greina hana með tækjum okkar.

Myndband um NA64 tilraunina:

Að leita að dularfullu dökku ljóseindinni: NA64 tilraunin