Физики из Аргентины, Великобритании и США не зарегистрировали темные фотоны темной материи, зато установили наиболее жесткие ограничения на параметры их смешивания с обычными фотонами в области масс от 44 до 52 микроэлектронвольт. Для поиска этих гипотетических частиц ученые сконструировали новый детектор-антенну под названием GigaBREAD. Результаты обработки первого набора экспериментальных данных опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Темный фотон — гипотетическая частица, аналог фотонов для темной материи. Согласно теории, при помощи темного фотона темная материя может взаимодействовать с обычной помимо гравитационных эффектов. Поиск темных фотонов позволяет ученым исследовать другой канал взаимодействия частиц темной материи с обычным веществом помимо традиционных детекторов. Одним из возможных проявлений существования темных фотонов может быть их смешивание с обычными фотонами.
Именно такое смешивание, то есть превращение темных фотонов в обычные, пытались зарегистрировать физики из коллаборации BREAD при помощи новой коаксиальной зеркальной антенны. Темные фотоны в ней должны превращаться в обычные на внешней металлической цилиндрической поверхности общей площадью 0,5 квадратных метров. Внутри антенны уже обычные фотоны фокусируются параболическим отражателем на рупорную антенну. Сигнал считывали при помощи малошумящей приемной системы.
Первый набор экспериментальных данных продолжался 24 дня. После анализа данных ученые не нашли никаких свидетельств существования темных фотонов темной материи в области масс от 44 до 52 микроэлектронвольт. При этом предел на параметр смешивания темных фотонов с обычными удалось усилить на два порядка по сравнению с предыдущими ограничениями.
Схема установки GigaBREAD