| tumma fotoni | |
|---|---|
| Yhdiste | Alkuainehiukkanen |
| Perhe | bosoni |
| Osallistuu vuorovaikutukseen | painovoima |
| Tila | Hypoteettinen |
| Paino | 0 |
| Teoreettisesti perusteltu | Vuonna 2008 Lottie Ackerman, Matthew Buckley, Sean Carroll ja Mark Kamionkowski |
| Kenen tai minkä mukaan on nimetty | Pimeä aine ja fotoni |
| kvanttiluvut | |
| Pyöritä | 1 h |
Tumma fotoni on hypoteettinen alkuainehiukkanen , uuden perustavanlaatuisen vuorovaikutuksen oletettu kantaja , pimeän aineen fotonien analogi [1] [2] . Painovoiman ohella se voi olla "välittäjä" tavallisen ja pimeän aineen välillä, jolloin ne voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa [3] . Teoriassa tummat fotonit voidaan havaita johtuen niiden mahdollisesta sekoittumisesta tavallisten fotonien kanssa ja sen seurauksena vaikutuksesta tunnettujen hiukkasten vuorovaikutukseen [2] .
Lottie Ackerman, Matthew Buckley, Sean Carroll ja Mark Kamionkowski ehdottivat vuonna 2008 tummia fotoneja uuden pitkän kantaman U(1) -mittauskentän , "pimeän sähkömagnetismin" kantajiksi, joka vaikuttaa pimeään aineeseen. Aivan kuten tavalliset fotonit, tummat fotonit ovat massattomia hiukkasia [4] .
Tummat fotonit on mainittu mahdollisena syynä niin sanottuun " g -2" -poikkeamaan, joka havaittiin Brookhaven National Laboratoryn E821-kokeessa [5] . Mutta useat myöhemmät kokeet ovat suurelta osin sulkeneet pois tummat fotonit poikkeaman syynä, mukaan lukien PHENIX-detektori -koe RHIC :n relativistisessa törmäyksessä Brookhavenissa [2] . Fermilabin uuden Muon g-2 -kokeen odotetaan saavuttavan neljä kertaa paremman mittaustarkkuuden kuin Brookhwein-kokeessa [ 6] .
Yleisemmin sanottuna tumma fotoni on mikä tahansa spin-1- bosoni , joka kuuluu uuteen U(1)-mittakenttään. Toisin sanoen se on mikä tahansa uusi luonnonvoima, joka syntyy Standardimallin teoreettisen laajennuksen puitteissa ja käyttäytyy kuin sähkömagneettinen voima . Näissä malleissa on usein epävakaa tai ei-nollamassainen tumma fotoni, joka hajoaa nopeasti muiksi hiukkasiksi, kuten elektroni-positroni-pareiksi . Se voi myös olla suoraan vuorovaikutuksessa tunnettujen hiukkasten, erityisesti elektronien tai myonien , kanssa, kunhan näissä hiukkasissa on yllä olevaan uuteen vuorovaikutukseen liittyvä varaus.
Maaliskuussa 2016 Euroopan ydintutkimusjärjestö (CERN) hyväksyi SPS-kiihdytin NA64-kokeen suunnittelun, jonka ovat kehittäneet Venäjän tiedeakatemian ( Moskova ) ydintutkimuslaitoksen ja korkean energian fysiikan instituutin tutkijat. (Protvino). [7]
Sergei Gninenko, yksi CERNin tummien fotonien etsimiseen tähtäävän kokeen johtajista, selittää kokeen olemuksen seuraavasti [7] :
Jos piilofotoneja on olemassa, ne voidaan tuottaa sirottamalla korkeaenergisiä elektroneja aktiivisessa kokonaisabsorptiokohteessa. Ja tämä tapahtuisi ytimen kentässä olevien elektronien lähettämän tavallisen bremsstrahlung -fotonin sekoittumisen kvanttivaikutuksen vuoksi . Koska tummat fotonit vuorovaikuttavat hyvin heikosti tavallisen aineen kanssa, ne tunkeutuisivat kohteeseen ja kuljettaisivat pois merkittävän osan säteen energiasta ilmaisimesta. Osoitus tummien fotonien olemassaolosta olisi sellaisten tapahtumien havaitseminen, joissa on suuri, yli 50 %, puuttuva energia. Tällaiset tapahtumat ovat erittäin harvinaisia. Niiden osuus on alle 1:100 000 000 000 yhtä standardielektronivuorovaikutusta kohden kohdessaSergei Gninenko
Kokeilun ensimmäinen osa tehtiin keväällä 2017, toinen osa ajoittuu syys-lokakuulle 2017.