Θεωρίες φυσικής Σωματιδιακή φυσική

Τα σκοτεινά φωτόνια ίσως δεν υπάρχουν

Written by Δ.Μ.

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence, διεξήγαγε μια εξαιρετικά ακριβή μέτρηση της σταθεράς λεπτοδομής α (που επιδρά στο χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από τα άτομα) και με αυτόν τον τρόπο έχουν βρει στοιχεία που δημιουργούν αμφιβολίες για τη θεωρία των σκοτεινών φωτονίων.

Share

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence, διεξήγαγε μια εξαιρετικά ακριβή μέτρηση της σταθεράς λεπτοδομής α (που επιδρά στο χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από τα άτομα) και με αυτόν τον τρόπο έχουν βρει στοιχεία που δημιουργούν αμφιβολίες για τη θεωρία των σκοτεινών φωτονίων.

dark-photon

Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η σταθερά α που υπολόγισαν συμπίπτει στενά με τη θεωρία, γεγονός που προσφέρει κάποια επιβεβαίωση των θεωριών που υποδηλώνουν ότι τα ηλεκτρόνια δεν αποτελούνται από μικρότερα, άγνωστα σωματίδια. Όμως προκαλεί, επίσης, αμφιβολίες για τις θεωρίες γύρω από την ύπαρξη σκοτεινών φωτονίων.

Τα σκοτεινά φωτόνια, σύμφωνα με την θεωρία, είναι σωματίδια σχεδόν ταυτόσημα με τα φωτόνια, αλλά έχουν μάζα που θα τους επέτρεπε να αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια. Αν μπορούσαν να βρεθούν αποδείξεις για την ύπαρξή τους, θα ενίσχυαν θεωρίες σχετικά με τη σκοτεινή ύλη εν γένει, διότι η θεωρία της σκοτεινής ύλης δείχνει ότι αυτά τα σκοτεινά φωτόνια θα είναι ο φορέας της δύναμης που αλληλεπιδρούν.

Σκοτεινή ύλη και σκοτεινά φωτόνια

Σύμφωνα με όσα γνωρίζουμε σήμερα, το ορατό σύμπαν που παρατηρούμε γύρω μας  αντιστοιχεί σε ένα 5% περίπου από ό,τι πιστεύουμε πως υπάρχει εκεί έξω, με το υπόλοιπο 95% να αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια οι οποίες αποκαλούνται σκοτεινές καθώς δε γνωρίζουμε τι είδους σωματίδια τις απαρτίζουν.

Γνωρίζουμε πως το φως απαρτίζεται από φωτόνια, τα οποία αλληλεπιδρούν με την ορατή ύλη, αλλά δεν έχουν καμία αλληλεπίδραση με τη σκοτεινή ύλη. Υπάρχει όμως περίπτωση να υπάρχει ένα «σκοτεινό» αντίστοιχο του φωτονίου, το οποίο να αλληλεπιδρά μέσω κάποιου μηχανισμού με τα συνηθισμένα σωματίδια ; Την απάντηση στο παραπάνω ερώτημα θα προσπαθήσει να δώσει μια συνεργασία φυσικών, που ονομάζεται DarkLight.

Σύμφωνα με τη θεωρία που προτείνει η ομάδα DarkLight, το σκοτεινό φωτόνιο μοιάζει πολύ με το γνωστό μας φωτόνιο, όμως έχει μάζα, και γι’ αυτό πολλές φορές αποκαλείται και βαρύ φωτόνιο ή ακόμη και σωματίδιο Α’. Υπό συνθήκες, υποστηρίζουν οι φυσικοί σωματίδιο Α’ θα αλληλεπιδρά και με τη συνήθη ύλη..

Εάν τα βαριά φωτόνια αλληλεπιδρούν με την ύλη, είναι εφικτός και ο σχεδιασμός ενός ειδικού πειράματος για την ανίχνευσή τους. Σύμφωνα με τη DarkLight, τέτοια σωματίδια θα μπορούσαν να προκύψουν από δέσμες φορτισμένων σωματιδίων όπως τα ηλεκτρόνια.

Τα σκοτεινά φωτόνια προτάθηκαν το 2008 από τους Matthew Buckley, Sean Carroll και άλλους, ως  φορέας ενέργειας στο πλαίσιο μιας νέας μεγάλης εμβέλειας U(1) θεωρίας βαθμίδας, «σκοτεινού ηλεκτρομαγνητισμού», που επιδρά στη σκοτεινή ύλη. Δηλαδή είναι ένα μποζόνιο με σπιν 1 που συνδέεται με μία νέα U(1) θεωρία βαθμίδας.

Σε αντίθεση με το συνηθισμένα φωτόνια, το σκοτεινό φωτόνιο είναι ασταθές ή διαθέτει μη-μηδενική μάζα, διασπάται γρήγορα σε άλλα σωματίδια, όπως τα ζεύγη ηλεκτρόνιο-ποζιτρόνιο . Μπορεί επίσης να αλληλεπιδρά άμεσα με τα γνωστά σωματίδια, όπως ηλεκτρόνια ή μιόνια, αν τα σωματίδια φορτίζονται υπό την νέα δύναμη.

PrintΕρευνητές έχουν μελετήσει συγκρούσεις ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων για αλληλεπιδράσεις που παράγουν ένα κανονικό φωτόνιο γ και ένα σκοτεινό φωτόνιο Α’ ‘που αλληλεπιδρά με σωματίδια συνηθισμένης ύλης. Το σκοτεινό φωτόνιο μπορεί ενδεχομένως να αποσυντεθεί σε ένα ζεύγος e + e-

Επίσης, προτάθηκαν ως μια πιθανή αιτία της λεγόμενης «g–2 ανωμαλίας» που επιβεβαιώθηκε από το πείραμα E821 στο Brookhaven National Laboratory. Ωστόσο, σκοτεινά φωτόνια είχαν σε μεγάλο βαθμό αποκλειστεί ως αιτία της ανωμαλίας από πολλά πειράματα, συμπεριλαμβανομένου του  ανιχνευτή PHENIX στο  Relativistic Heavy Ion Collider στο Brookhaven.

Πηγές: Wikipedia, Phys Org

About the author

Δ.Μ.

Share