Темный фотон, частица, которая считается массивной, может быть недостающим звеном между темной материей и материей, с которой мы сталкиваемся каждый день, например звездами, планетами и людьми.
Эта частица может помочь раскрыть тайны темной материи, самой загадочной субстанции во Вселенной.
Темная материя представляет собой огромную проблему для физиков, поскольку она составляет до 85% вещества Вселенной и остается по существу невидимой. Это связано с тем, что темная материя не взаимодействует со светом так, как обычная материя. Вместо этого о тёмной материи можно судить только по её гравитационному взаимодействию и влиянию на обычную материю.
Отсутствие взаимодействия со светом либо электромагнитным излучением также указывает на то, что темная материя не состоит из атомов, составных частиц, таких как протоны и нейтроны. В результате ученые начали поиск частиц, которые могли бы составить темную материю. Эти частицы должны были бы превосходить по численности барионы, частицы, составляющие стандартную материю, в соотношении 5 к 1.
Изучая поведение темных фотонов и их потенциальное взаимодействие с обычной материей, ученые смогут получить представление о свойствах и поведении темной материи. Это могло бы помочь нам лучше понять роль темной материи в структуре и эволюции Вселенной и потенциально могло бы привести к новым открытиям и прорывам в нашем понимании фундаментальной физики. Хотя еще многое предстоит узнать о темных фотонах и их свойствах, потенциал этих частиц может пролить свет на тайны темной материи и делает их интересной областью исследований, как для физиков, так и для космологов.
«Точная природа темной материи остается неуловимой, несмотря на ее твердо установленное существование благодаря гравитационным взаимодействиям», — заявил старший профессор физики Энтони Томас из Университета Аделаиды
Несмотря на все усилия физиков всего мира, эта загадка сохраняется.
Томас и его команда исследовали возможность того, как темные фотоны влияют на столкновения частиц чрезвычайно высоких энергий, кинетически смешиваясь со стандартными фотонами. Эти столкновения производят побочные продукты, которые позволяют понять сверхмалые масштабы Вселенной, меньших, чем атомы, и физических законах, управляющих ими.
Томас объяснил, что их последние исследования посвящены потенциальному влиянию темного фотона на все экспериментальные результаты процесса глубоконеупругого рассеяния. Этот процесс включает в себя столкновения между частицами, напоминающими бильярдные шары, что приводит к неупругому рассеянию и сдвигу кинетической энергии системы.
Неупругие столкновения впервые наблюдались в 1922 году, когда рентгеновские лучи рассеивались тонкой графитовой фольгой. С тех пор ученые использовали это явление, чтобы лучше понять барионную материю и барионы, анализируя ее влияние на такие частицы, как электроны, мюоны и нейтрино.
Исследователи используют современную систему для оценки дисперсии различных частиц и изучения распределения импульса между кварками, антикварками и глюонами, которые составляют протоны и нейтроны. Этот инструмент, известный как система глобального анализа функции распределения партонов по угловому моменту (JAM) лаборатории Джефферсона, претерпел модификации, включившие возможность появления темных фотонов. Результаты этого исследования показывают, что гипотеза темных фотонов более правдоподобна, чем та, которая соответствует Стандартной модели физики элементарных частиц, которая игнорирует темные фотоны.
По мнению Томаса, этот результат достаточно значителен, чтобы служить доказательством открытия новой частицы при других обстоятельствах.
Хотя работа не подтверждает окончательно наличие темного фотона, она ограничивает потенциальные параметры его существования и способствует нашему пониманию его кинетического взаимодействия со стандартными фотонами. Для дальнейшего изучения существования темных фотонов команда рекомендует улучшить статистический анализ всех наблюдаемых в исследуемой системе, пишет space.