Η έρευνα για τα υποθετικά σκοτεινά φωτόνια δεν απέδωσε όμως περιόρισε το εύρος σύζευξής τους με τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία

Η Σκοτεινή Ύλη, ορθώς ονομάστηκε έτσι. 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 «σκοτεινά φωτόνια». Τέτοια φωτόνια είναι ανάλογα με τα συνηθισμένα φωτόνια, όμως ανταλλάσσονται μεταξύ σωματιδίων σκοτεινής ύλης και σύμφωνα με ορισμένα μοντέλα, μπορεί να έχουν μάζα. Στοιχεία για τα σκοτεινά φωτόνια θα έφερναν τα επάνω κάτω, αποκαλύπτοντας ότι η σκοτεινή ύλη ζει μια μυστική ζωή που είναι πολύ περισσότερο πολύπλοκη από ότι υπέθεσαν οι περισσότερες θεωρίες. Η τελευταία έρευνα για σκοτεινά φωτόνια στο LHC (Large Hadron Collider) στο CERN, ωστόσο, υπήρξε άκαρπη. Παρόλα αυτά, τα αποτελέσματα περιόρισαν το εύρος των πιθανών τιμών για την ισχύ της σύζευξης μεταξύ σκοτεινών φωτονίων και ηλεκτρομαγνητικών πεδίων.

Οι συγκρούσεις πρωτονίων είναι μια πιθανή οδός για τη δημιουργία σκοτεινών φωτονίων που μετά διασπώνται, είτε ταχύτατα ή μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα, σε μυόνια και αντιμυόνια. Η ομάδα που λειτουργεί τον ανιχνευτή LHCb (Large Hadron Collider beauty) εξέτασε διεξοδικά τα δεδομένα των συγκρούσεων μεταξύ πρωτονίων που συλλέχθηκαν το 2016 και δεν βρήκε στοιχεία για πλεονάζοντα ζεύγη μυονίου-αντιμυονίου, κάτι που θα μπορούσε να δείξει τα σκοτεινά φωτόνια. Ωστόσο, οι ερευνητές μπόρεσαν να στενέψουν τους περιορισμούς στην ηλεκτρομαγνητική σύζευξη για ταχέως διασπώμενα σκοτεινά φωτόνια σε εύρος μάζας 10,6 – 70 GeV/c2, να παράσχουν τους πρώτους περιορισμούς σε μακρόβια φωτόνια στο εύρος 214 – 350 MeV/c2 και να ταιριάσουν προηγούμενους περιορισμούς για ταχέα φωτόνια με μάζα μικρότερη από 0,5 GeV/c2.

Τα αποτελέσματα προμηνύονται καλά για την επερχόμενη ανάλυση των πειραμάτων που έγιναν το 2017, η οποία εστίασε σε εύρεση προϊόντων διάσπασης των σκοτεινών φωτονίων σε χαμηλότερο εύρος μάζας. Οι ερευνητές προσδοκούν ότι μέχρι το 2021, το πείραμα θα είναι περισσότερο ευαίσθητο για τις διασπάσεις σκοτεινών φωτονίων κατά έναν παράγοντα τουλάχιστον αρκετών εκατοντάδων.

Πηγή: APS

Περισσότερα στη δημοσίευση: Search for Dark Photons Produced in 13 TeV pp Collisions. Physical Review Letters.