Θεωρίες φυσικής

Ο επιταχυντής LHC δεν βλέπει σκοτεινά φωτόνια

Written by Δ.Μ.

Μπορεί η αναζήτηση των σκοτεινών φωτονίων (της σκοτεινής ύλης) στον επιταχυντή LHC να μην ήταν επιτυχημένη, αλλά έθεσε νέους περιορισμούς στην ισχύ της σύζευξης των υποθετικών αυτών σωματιδίων στα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Η σκοτεινή ύλη έχει ονομαστεί έτσι πολύ εύστοχα. Δεν εκπέμπει φως και αλληλεπιδρά με την ορατή ύλη μόνο μέσω της βαρύτητας. Όμως η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι μόνο η κορυφή ενός αόρατου σύμπαντος άγνωστων δυνάμεων. Αυτή η πιθανότητα έχει οδηγήσει σε ένα κυνήγι για την ανακάλυψη των “σκοτεινών” φωτονίων.

Share

Μπορεί η αναζήτηση των σκοτεινών φωτονίων (της σκοτεινής ύλης) στον επιταχυντή  LHC να μην ήταν επιτυχημένη, αλλά έθεσε νέους περιορισμούς στην ισχύ της σύζευξης των υποθετικών αυτών σωματιδίων στα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Η σκοτεινή ύλη έχει ονομαστεί έτσι πολύ εύστοχα. Δεν εκπέμπει φως και αλληλεπιδρά με την ορατή ύλη μόνο μέσω της βαρύτητας. Όμως η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι μόνο η κορυφή ενός αόρατου σύμπαντος άγνωστων δυνάμεων. Αυτή η πιθανότητα έχει οδηγήσει σε ένα κυνήγι για την ανακάλυψη των “σκοτεινών” φωτονίων.

dark-photons.061801

 

Τέτοια φωτόνια είναι ανάλογα με τα συνηθισμένα φωτόνια, αλλά ανταλλάσσονται μεταξύ των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης και σύμφωνα με ορισμένα μοντέλα μπορεί να έχουν μάζα. Τα αποδεικτικά στοιχεία για τα σκοτεινά φωτόνια θα ήταν ένα παιχνίδι αλλαγής, αποκαλύπτοντας έτσι ότι η σκοτεινή ύλη οδηγεί σε μια μυστική ζωή που είναι πολύ πιο πολύπλοκη από ό, τι υποτίθεται από τις περισσότερες θεωρίες. Η τελευταία αναζήτηση για σκοτεινά φωτόνια στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), ωστόσο, δεν έχει βρει τίποτα. Παρ ‘όλα αυτά, τα αποτελέσματα περιορίζουν το φάσμα των πιθανών τιμών για την ισχύ της σύζευξης μεταξύ σκοτεινών φωτονίων και των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων.

Οι συγκρούσεις ,εταξύ προτωνίων είναι μια πιθανή οδός για τη δημιουργία τέτοιων σκοτεινών φωτονίων, που στη συνέχεια αποσυντίθενται είτε αμέσως είτε μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, σε μιόνια και αντιμιόνια. Η ομάδα που χειρίζεται τον ανιχνευτή LHCb χτενίζει τα δεδομένα της σύγκρουσης πρωτονίων-πρωτονίων που συλλέχθηκαν το 2016, αλλά δεν βρήκαν στοιχεία για μια περίσσεια ζευγών μιονίου-αντιμιονίου, που θα μπορούσε να δείξει την παρουσία σκοτεινών φωτονίων.

Ωστόσο, οι ερευνητές ήταν σε θέση να μεγαλώσουν τους περιορισμούς στην ηλεκτρομαγνητική σύζευξη για την άμεση διάσπαση των σκοτεινών φωτονίων σε ένα εύρος μάζας 10.6 -70 GeV /c 2, παρέχοντας έτσι τους πρώτους περιορισμούς στα μακράς διάρκειας  φωτόνια στο 214 -350 MeV /c 2MeV /c 2, που συμφωνούν με τους προηγούμενους περιορισμούς για τα φωτόνια που έχουν υποβληθεί σε δοκιμή με μάζα μικρότερη από 0,5 GeV /c 2GeV /c 2.

Τα αποτελέσματα δείχνουν καλά για την προσεχή ανάλυση των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν το 2017, τα οποία επικεντρώθηκαν στην εύρεση προϊόντων αποσύνθεσης σκοτεινών φωτονίων στη χαμηλότερη περιοχή μάζας. Οι ερευνητές αναμένουν ότι μέχρι το 2021, το πείραμα θα είναι πιο ευαίσθητο στις διασπάσεις των σκοτεινών φωτονίων τουλάχιστον κατά πολλές εκατοντάδες.

Αυτή η έρευνα δημοσιεύεται στο Physical Review Letters .

About the author

Δ.Μ.

Share