Ffoton tywyll. Chwilio am yr anweledig

Gronyn elfennol sy'n gysylltiedig â golau yw ffoton. Fodd bynnag, am tua degawd, roedd rhai gwyddonwyr yn credu bod yna beth maen nhw'n ei alw'n ffoton tywyll neu dywyll. I berson cyffredin, mae ffurfiad o'r fath yn ymddangos yn wrth-ddweud ynddo'i hun. I ffisegwyr, mae hyn yn gwneud synnwyr, oherwydd, yn eu barn nhw, mae'n arwain at ddatrys dirgelwch mater tywyll.

Dadansoddiadau newydd o ddata o arbrofion cyflymydd, canlyniadau yn bennaf Synhwyrydd BaBardangos i mi ble ffoton tywyll nid yw'n gudd, h.y. mae'n eithrio parthau lle na chanfuwyd ef. Casglodd arbrawf BaBar, a gynhaliwyd rhwng 1999 a 2008 yn y SLAC (Canolfan Cyflymydd Llinellol Stanford) ym Mharc Menlo, California, ddata o gwrthdrawiadau rhwng electronau a phositronau, gwrthronynnau electronau â gwefr bositif. Mae prif ran yr arbrawf, a elwir PKP-II, a gynhaliwyd mewn cydweithrediad â SLAC, Berkeley Lab, a Labordy Cenedlaethol Lawrence Livermore. Bu dros 630 o ffisegwyr o dair gwlad ar ddeg yn cydweithio ar BaBar yn ei anterth.

Defnyddiodd y dadansoddiad diweddaraf tua 10% o ddata BaBar a gofnodwyd yn ei ddwy flynedd ddiwethaf o weithredu. Mae ymchwil wedi canolbwyntio ar ddod o hyd i ronynnau nad ydynt wedi'u cynnwys yn y Model Safonol o ffiseg. Mae'r graff canlyniadol yn dangos yr ardal chwilio (gwyrdd) a archwiliwyd mewn dadansoddiad data BaBar lle na chanfuwyd unrhyw ffotonau tywyll. Mae'r graff hefyd yn dangos ardaloedd chwilio ar gyfer arbrofion eraill. Mae'r bar coch yn dangos yr ardal i wirio a yw ffotonau tywyll yn achosi hyn a elwir g- 2 anghysondebac arhosodd y meysydd gwynion heb eu harchwilio am bresenoldeb ffotonau tywyll. Mae'r siart hefyd yn cymryd i ystyriaeth arbrawf NA64gwneud yn CERN.

Llun. Maximilian Bris/CERN

Fel ffoton cyffredin, bydd ffoton tywyll yn trosglwyddo grym electromagnetig rhwng gronynnau mater tywyll. Gallai hefyd ddangos cwlwm gwan posibl â mater cyffredin, gan olygu y gallai ffotonau tywyll gael eu cynhyrchu mewn gwrthdrawiadau ynni uchel. Mae chwiliadau blaenorol wedi methu â dod o hyd i olion ohono, ond yn gyffredinol tybiwyd bod ffotonau tywyll yn dadfeilio i mewn i electronau neu ronynnau gweladwy eraill.

Ar gyfer astudiaeth newydd yn BaBar, ystyriwyd senario lle mae ffoton du yn cael ei ffurfio fel ffoton cyffredin mewn gwrthdrawiad electron-positron, ac yna'n pydru'n ronynnau tywyll o fater sy'n anweledig i'r synhwyrydd. Yn yr achos hwn, byddai'n bosibl canfod un gronyn yn unig - ffoton cyffredin sy'n cario rhywfaint o egni. Felly edrychodd y tîm am ddigwyddiadau ynni penodol a oedd yn cyfateb i fàs y ffoton tywyll. Ni chafodd y fath drawiad ar y llu 8 GeV.

Dywedodd Yuri Kolomensky, ffisegydd niwclear yn y Berkeley Lab ac aelod o Adran Ffiseg Prifysgol California, Berkeley, mewn datganiad i'r wasg "y bydd llofnod ffoton tywyll yn y synhwyrydd mor syml ag un uchel- ynni ffoton a dim gweithgaredd arall." Byddai un ffoton a allyrrir gan ronyn pelydryn yn nodi bod electron wedi gwrthdaro â phositron a bod y ffoton tywyll anweledig wedi pydru'n ronynnau tywyll o fater, anweledig i'r synhwyrydd, gan amlygu eu hunain yn absenoldeb unrhyw egni arall cysylltiedig.

Mae'r ffoton tywyll hefyd yn cael ei bostio i esbonio'r anghysondeb rhwng priodweddau a arsylwyd y troelliad muon a'r gwerth a ragfynegir gan y Model Safonol. Y nod yw mesur yr eiddo hwn gyda'r cywirdeb mwyaf adnabyddus. arbrawf muon g-2a gynhaliwyd yn Labordy Cyflymydd Cenedlaethol Fermi. Fel y dywedodd Kolomensky, mae dadansoddiadau diweddar o ganlyniadau arbrawf BaBar i raddau helaeth “yn diystyru’r posibilrwydd o egluro’r anghysondeb g-2 o ran ffotonau tywyll, ond mae hefyd yn golygu bod rhywbeth arall yn gyrru’r anomaledd g-2.”

Cynigiwyd y ffoton tywyll gyntaf yn 2008 gan Lottie Ackerman, Matthew R. Buckley, Sean M. Carroll a Mark Kamionkowski i esbonio'r "anghysondeb g-2" yn yr arbrawf E821 yn Labordy Cenedlaethol Brookhaven.

porth tywyll

Methodd yr arbrawf CERN uchod o'r enw NA64, a gynhaliwyd yn ystod y blynyddoedd diwethaf, hefyd â chanfod y ffenomenau sy'n cyd-fynd â ffotonau tywyll. Fel yr adroddwyd mewn erthygl yn "Llythyrau Adolygu Corfforol", ar ôl dadansoddi'r data, ni allai ffisegwyr o Genefa ddod o hyd i ffotonau tywyll gyda masau o 10 GeV i 70 GeV.

Fodd bynnag, gan roi sylwadau ar y canlyniadau hyn, mynegodd James Beecham o arbrawf ATLAS ei obaith y byddai'r methiant cyntaf yn annog y timau ATLAS a CMS sy'n cystadlu i barhau i edrych.

Gwnaeth Beecham sylw mewn Llythyrau Adolygiad Corfforol. -

Gelwir arbrawf tebyg i BaBar yn Japan Cloch IIy disgwylir iddo roi can gwaith mwy o ddata na BaBar.

Yn ôl rhagdybiaeth gwyddonwyr o Sefydliad y Gwyddorau Sylfaenol yn Ne Korea, gellir esbonio dirgelwch arswydus y berthynas rhwng mater cyffredin a thywyllwch gan ddefnyddio model porth o'r enw "porth axion tywyll ». Mae'n seiliedig ar ddau ronyn sector tywyll damcaniaethol, yr echelin a'r ffoton tywyll. Mae'r porth, fel y mae'r enw'n awgrymu, yn drawsnewidiad rhwng mater tywyll a ffiseg anhysbys a'r hyn yr ydym yn ei wybod ac yn ei ddeall. Mae cysylltu'r ddau fyd hyn yn ffoton tywyll sydd yr ochr arall, ond dywed ffisegwyr y gellir ei ganfod gyda'n hofferynnau.

Fideo am yr arbrawf NA64:

Hela am y ffoton tywyll dirgel: yr arbrawf NA64