Фізики запропонували пояснити наявність темної матерії «темними фотонами»
Вчені серйозно розглядають тіньову форму світла, що складається з гіпотетичних частинок, як пояснення природи темної матерії.
Відповідно до нового всебічного аналізу в галузі квантової хромодинаміки, т.зв. «темний фотон» набагато краще відповідає результатам експериментів на колайдерах, ніж спостерігається, ніж Стандартна модель фізики частинок, причому з досить великим відривом. Результати дослідження опубліковані у журналі Journal of High Energy Physics.
Фактично група дослідників під керівництвом фізика Ніколаса Хант-Сміта з Центру передового досвіду ARC з фізики частинок темної матерії та Університету Аделаїди (Австралія) розрахувала рівень довіри їх теорії в 6,5 сигма, що означає, що ймовірність того, що темні фотони не пояснюють результати спостережень становить один до мільярда.
"Існування темної матерії було твердо встановлено на основі її гравітаційних взаємодій, проте її точна природа продовжує вислизати від нас, незважаючи на всі зусилля фізиків всього світу", - каже Ентоні Томас, фізик з Університету Аделаїди. "Ключ до розуміння цієї загадки може дати темний фотон - теоретична масивна частка, яка може бути порталом між темним сектором частинок і звичайною матерією".
Темна матерія - одна з найбільших загадок Всесвіту. Ми не знаємо, що це таке, але вона точно існує і гравітаційно впливає на звичайну матерію. Галактики обертаються швидше, ніж мали б, якби вони були заповнені лише звичайними частинками. Шлях світла навколо масивних об'єктів викривляється сильніше, ніж повинен, якби нею діяла гравітація, створювана лише звичною матерією.
Існує безліч кандидатів на темну матерію, але ми ще маємо її ідентифікувати. І стандартна модель тут нічим не допоможе. Вона чудово підходить для фізики частинок звичайної матерії, але поки що не може дати пояснення темної матерії. Один із варіантів — гіпотетичні темні фотони. Подібно до того, як звичайні фотони є носієм сили електромагнетизму — світла, темні фотони можуть бути пов'язані з темною матерією.
Хант-Сміт та його колеги з Університету Аделаїди та Лабораторії Джефферсона в США досліджували продукти зіткнень частинок у пошуках доказів існування цих невловимих частинок.
"У нашому останньому дослідженні, – каже Томас, – ми вивчаємо потенційний вплив темного фотона на весь набір експериментальних результатів, отриманих у процесі глибокого непружного розсіювання". Під глибоким непружним розсіюванням розуміється особливий спосіб розсіювання часток після високоенергетичного зіткнення. Використовуючи дані, отримані на кількох колайдерах, дослідники вивчили можливість, що темні фотони грають роль тому, як частки розлітаються після зіткнення.
Крім того, дослідники розглянули і таку проблему стандартної моделі, як аномальний магнітний момент мюона. Вимірювання того, як мюон завихрюється в сильному магнітному полі, розходяться з передбаченнями стандартної моделі на 3-4 стандартні відхилення, що вказує на присутність ще не вивчених сил.
Вони виявили, що введення можливості існування темного фотона не тільки збільшує перевагу темного фотона як кандидата, а й значно зменшує магнітну аномалію мюона. "Ми використали сучасну систему глобального аналізу функції розподілу партонів у Лабораторії Джефферсона (JAM), модифікувавши теорію, щоб допустити можливість існування темного фотона", - говорить Томас. "Наша робота показує, що гіпотеза темного фотона краще гіпотези стандартної моделі при значущості 6,5 сигма, що є свідченням відкриття частки".