12 апреля 2017

Ученые ТПУ помогли CERN на 25% сузить "зону поиска" темного фотона

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Европейского центра ядерных исследований (CERN) смогли на 25% сократить "зону поиска" темного фотона – частицы, которая связывает видимый мир и темную материю, сообщила в понедельник пресс-служба вуза.

Поясняется, что сейчас наука исходит из того, что 5% Вселенной составляет видимая часть. Еще 72% – темная энергия и 23% – темная материя; зафиксировать их стандартными способами невозможно, однако их выдает масса, создающая гравитационные поля, которые влияют на траектории движения звезд и галактик. Предположительно, посредником между темной и обычной материей может выступать темный фотон.

"(Темный фотон) аналогичен обычному фотону (кванту света), но, в отличие от него, обладает массой. Ученые полагают, что обычные и темные фотоны могут смешиваться. Именно это и позволяет взаимодействовать обычному и невидимому мирам. Однако обнаружить темный фотон можно лишь косвенно, по наблюдению за частицами, которые участвуют в реакциях его рождения или распада", – говорится в сообщении.

Уточняется, что в CERN поиском темного фотона, который может помочь в разгадке тайны существования темной материи, занимается международная коллаборация NA64. В ходе эксперимента на протонном суперсинхротроне ученые стараются создать условия, при которых могли бы образовываться темные фотоны. В этой работе участвуют 10 политехников – ученых лаборатории физики элементарных частиц.

По данным пресс-службы, ускоритель испускает пучок электронов с заранее известной энергией. Они попадают на детектор и взаимодействуют с его атомами, создавая видимые фотоны. Если темные фотоны существуют, то унесенная ими энергия вычитается из первоначальной энергии электронов, согласно закону сохранения энергии. В результате наблюдается потеря энергии, которую нельзя связать с известными процессами.

"Ученым ТПУ и их коллегам из CERN за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона. <…> Параметры, по которым можно обнаружить темный фотон, – его масса и константа в процессе смешивания с обычными фотонами. В результате эксперимента удалось установить сильное ограничение на константу смешивания: меньше 1,2 × 0,0001 при массе темного фотона в пределах 0,002 – 0,4 ГэВ", – отметили в вузе.