CERN – Σκοτεινή ύλη: Το πείραμα NA64 ψάχνει για τα μυστηριώδη σκοτεινά φωτόνια (video)

Ένας από τους μεγαλύτερους γρίφους στη φυσική είναι ότι το 85% της ύλης του σύμπαντος είναι «σκοτεινή», δεν αλληλεπιδρά με φωτόνια της συμβατικής ηλεκτρομαγνητικής δύναμης και επομένως είναι αόρατη στα μάτια μας και στα τηλεσκόπια. Παρόλο που η σύσταση και η προέλευση της σκοτεινής ύλης είναι ένα μυστήριο, γνωρίζουμε ότι υπάρχει, επειδή οι αστρονόμοι παρατήρησαν βαρυτική έλξη στην συνηθισμένη ύλη, όπως τα άστρα και οι γαλαξίες.

Μερικές θεωρίες υποστηρίζουν ότι, επιπροσθέτως με τη βαρύτητα, σωμάτια σκοτεινής ύλης θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με την ορατή ύλη, μέσω μιας νέας δύναμης η οποία μέχρι τώρα διαφεύγει την ανίχνευση. Ακριβώς όπως η ηλεκτρομαγνητική δύναμη φέρεται από το φωτόνιο, αυτή η σκοτεινή δύναμη θεωρείται ότι μεταφέρεται από ένα σωμάτιο που ονομάζεται «σκοτεινό» φωτόνιο, το οποίο προβλέπεται ότι δρα ως ένας ενδιάμεσος μεταξύ ορατής και σκοτεινής ύλης.

«Για να χρησιμοποιήσουμε μια μεταφορά, ένας, διαφορετικά αδύνατος, διάλογος μεταξύ δυο ανθρώπων που δεν μιλούν την ίδια γλώσσα (ορατή και σκοτεινή ύλη) μπορεί να είναι δυνατός με έναν ενδιάμεσο (το σκοτεινό φωτόνιο), ο οποίος καταλαβαίνει τη μια γλώσσα και μιλάει την άλλη», εξηγεί ο Sergei Gninenko, ο εκπρόσωπος τύπος της συνεργασίας NA64.

Το πείραμα NA64, του CERN, αναζητά για σήματα αυτής της αλληλεπίδρασης ορατού -σκοτεινού, χρησιμοποιώντας μια απλή αλλά σημαντική έννοια της φυσικής: τη διατήρηση της ενέργειας. Μια δέσμη ηλεκτρονίων, των οποίων η αρχική ενέργεια είναι γνωστή με μεγάλη ακρίβεια, ρίχνεται σε ένα ανιχνευτή-στόχο. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των εισερχομένων ηλεκτρονίων και των ατομικών πυρήνων στον ανιχνευτή παράγουν ορατά φωτόνια. Η ενέργεια αυτών των φωτονίων μετριέται και θα πρέπει να είναι ισοδύναμη με αυτή των ηλεκτρονίων. Ωστόσο, εάν τα σκοτεινά φωτόνια υπάρχουν, θα διαφεύγουν από τον ανιχνευτή και θα απομακρύνουν, έτσι, ένα μεγάλο κλάσμα της αρχικής ενέργειας του ηλεκτρονίου.

Επομένως, η υπογραφή του σκοτεινού φωτονίου είναι ένα γεγονός που εγγράφεται στον ανιχνευτή με ένα μεγάλο ποσό «χαμένης ενέργειας», που δεν μπορεί να αποδοθεί σε μια διαδικασία που περιλαμβάνει μόνο συνηθισμένα σωμάτια, παρέχοντας έτσι ένα ισχυρό στοιχείο για την ύπαρξη του σκοτεινού φωτονίου. Η ύπαρξη του σκοτεινού φωτονίου, αν επιβεβαιωθεί, θα πρέπει να αποτελεί επανάσταση στην κατανόηση του μακροχρόνιου μυστηρίου της σκοτεινής ύλης.

Δείτε video με τις εγκαταστάσεις του πειράματος NA64, του CERN:

Πηγή: CERN