10 сентября 2018

Физики попробуют обнаружить "пятую силу" с помощью антиматерии

Все, что мы знаем о Вселенной, — примерно одна десятая от всего того, что в ней есть. Остальная ее часть невидима, и мы не можем ее обнаружить, кроме разве что ее гравитационного воздействия на доступную нам материю. Исследователи называют эту отсутствующую часть «темным сектором»: это класс энергетических и массивных частиц — предположительно, они должны существовать во Вселенной, но не взаимодействуют с видимым веществом способами, которые мы могли бы зарегистрировать.

В Национальном институте ядерной физики Италии недавно стартовал проект, цель которого — разобраться с этими вопросами при помощи теоретического темного фотона. Если ученым действительно удастся обнаружить темный фотон, то это станет доказательством пятой силы Вселенной, что, в свою очередь, станет серьезным прорывом в физике.

Как сообщает The Guardian, итальянские исследователи планируют бомбардировать алмазную пластину лучом из частиц антиматерии — позитронами. При обычных условиях сталкивающиеся электроны и позитроны аннигилируют друг с другом, производя пару обычных фотонов. Но если темные фотоны действительносуществуют, тогда позитронно-электронная аннигиляция должна время от времени производить один из них. Ученые предполагают, что вместо выброса двух обычных фотонов темный фотон появится бок о бок с обычным.

Исследователи рассказали изданию Physics World, что, как они надеются, позитронный луч в их эксперименте, который они назвали «Падме» (Padme), врежется в достаточное количество электронов в алмазе для создания темного фотона. «Падме» не сможет напрямую зарегистрировать темный фотон. Его доказательством послужит отсутствие одного фотона. Позитрон-электронная аннигиляция, создающая темный фотон, будет воспринята «Падме» как будто часть энергии просто исчезла, так как она будет в темном секторе.

Если это произойдет, исследователи надеются подтвердить существование темного фотона и измерить его массу. В отличие от обычных фотонов, они обладают массой. Это также станет доказательством не только существования новой частицы, но и абсолютно новой силы.

В физике существуют четыре силы. Электромагнитная сила переносит световую энергию и связывает атомы друг с другом. Сильное взаимодействие удерживает частицы внутри атомов. Слабое взаимодействие отвечает за процессы распада атомов. Гравитация — четвертая сила, которую мы можем регистрировать, — отвечает за макроскопические движения в космосе.

Если темные фотоны существуют, они станут проявлением пятой силы — той, чтоотсутствует в нашей модели Вселенной — темного электромагнетизма. Если эксперимент «Падме»  удастся (заметим, что предыдущие попытки найти темные фотоны провалились), то нам действительно придется переписывать учебники по физике.