Темная материя оказывает огромное влияние на нашу вселенную, и ученые ищут потенциальных кандидатов, которые составляют эту темную материю. Один из типов частиц, подходящих для этого - это легкие бозоны, также известные как «темные фотоны».
Они выступают как переносчики сил, действующих в гипотетическом тёмном секторе и остаются невидимыми для обычного света, лишь изредка намекая на своё существование слабыми взаимодействиями с нашим миром. Подобно эху далёких вселенных, они могут объяснить некоторые загадочные астрофизические явления, от избытка позитронов в космосе до аномального магнитного момента мюона, предлагая дразнящую перспективу раскрыть тайны тёмной материи и тёмной энергии – огромной, но пока невидимой части Вселенной.
Поиск тёмных фотонов – это как попытка услышать шепот из другого измерения, требующая сверхчувствительных детекторов и глубокого теоретического понимания, но обещающая революцию в нашем понимании фундаментальных сил природы.
На практике, например, используют Parker Solar Probe от NASA для поиска «темных фотонов» в солнечной короне.
Корона – это разреженная атмосфера, состоящая из ионизированного газа, и парадоксально, ее температура может достигать миллионов градусов Цельсия, что в сотни раз горячее поверхности Солнца! Этот феномен до сих пор будоражит умы ученых. Почему корона такая горячая? Одна из гипотез предполагает, что виной всему запутанные магнитные поля Солнца, которые высвобождают огромное количество энергии, нагревая плазму. Изучение солнечной короны - это ключ к пониманию солнечной активности, солнечных вспышек и корональных выбросов массы, которые могут влиять на нашу Землю, вызывая геомагнитные бури и сбои в работе спутников. Ну а заодно в таком типе материи должны происходить события, связанные с выявлением тёмных фотонов.
В высокоэнергетической плазме некоторые из этих частиц должны были бы преобразоваться в обычные легкие частицы посредством «кинетического смешивания» и, таким образом, стать обнаруживаемыми.
Преобразование темных фотонов в обычные фотоны происходит, когда энергия гипотетических частиц темной материи колеблется с энергией обычных фотонов таким образом, что происходит преобразование, из которого можно вычислить массу темного фотона.
На картинке приведена схема для изучения темных фотонов. Эти гипотетические частицы (показаны на картинке в виде волнистых стрелок) могут превращаться в обычные фотоны в горячей плазме короны Солнца. Исследователи искали этот сигнал темных фотонов, используя данные с радиоприемников зонда.
Результаты измерений не обнаружили никаких темных фотонов, но зато они ограничивают диапазон, в котором темные фотоны могут скрываться.
Расчеты предсказали, что гипотетические темные фотоны должны быть легче 3 x 10^-10 электронвольт/c2 или тяжелее 8 x 10^-8 электронвольт/c2. Таким образом, физики смогли еще больше сузить условия, при которых темные фотоны превращаются в нормальные фотоны, с помощью своих анализов.
Дальнейшие исследования позволят исключить все больше диапазонов, и физики смогут искать темные фотоны с помощью более точных целевых поисков.
Можно ли уже сейчас сказать, что тёмные фотоны не существуют? Нет, нельзя. Это было калибровочное исследование и если бы удалось так легко и быстро найти тёмные фотоны, то было бы здорово. Но это не получилось сделать. Однако, перед нами целое непаханое поле дополнительных диапазонов. Только после их проработки можно сказать, что тёмных фотонов нет. Да и то ещё останутся варианты поиска, которые мы пока не понимаем.
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!