暗光子。 寻找看不见的东西

光子是与光相关的基本粒子。 然而，大约十年来，一些科学家认为存在他们所谓的暗光子或暗光子。 对于普通人来说，这样的表述本身似乎就是一个矛盾。 对于物理学家来说，这是有道理的，因为在他们看来，这有助于揭开暗物质的神秘面纱。

加速器实验数据的新分析，主要是结果 BaBar 探测器告诉我在哪里 暗光子 它不是隐藏的，即它不包括未找到的区域。 BaBar 实验于 1999 年至 2008 年在加利福尼亚州门洛帕克的 SLAC（斯坦福直线加速器中心）进行，收集的数据来自 电子与正电子的碰撞，带正电的电子反粒子。 实验的主要部分，称为 PKP-II，是与 SLAC、伯克利实验室和劳伦斯利弗莫尔国家实验室合作进行的。 来自 630 个国家的 XNUMX 多名物理学家在 BaBar 的鼎盛时期进行了合作。

最新的分析使用了 BaBar 在过去两年运营中记录的大约 10% 的数据。 研究的重点是寻找未包含在物理标准模型中的粒子。 结果图显示了在 BaBar 数据分析中探索的搜索区域（绿色），其中没有发现暗光子。 该图还显示了其他实验的搜索区域。 红条显示该区域以检查暗光子是否导致所谓的 g-2 异常并且白色区域仍未检查是否存在暗光子。 该图表还考虑到 实验 NA64在欧洲核子研究中心制造。

一张照片。 马克西米利安布里斯/欧洲核子研究中心

与普通光子一样，暗光子会在暗物质粒子之间传递电磁力。 它还可能显示出与普通物质的潜在弱键，这意味着暗光子可以在高能碰撞中产生。 之前的搜索未能找到它的踪迹，但通常认为暗光子会衰变为电子或其他可见粒子。

BaBar 的一项新研究考虑了这样一种情况，即在电子-正电子碰撞中像普通光子一样形成黑色光子，然后衰变为探测器不可见的暗物质粒子。 在这种情况下，有可能只探测到一个粒子——一个携带一定能量的普通光子。 因此，该团队寻找与暗光子质量相匹配的特定能量事件。 他没有发现对 8 GeV 质量的影响。

伯克利实验室的核物理学家、加州大学伯克利分校物理系成员 Yuri Kolomensky 在一份新闻稿中表示，“探测器中暗光子的特征将像一个高-能量光子，没有其他活动。” 束粒子发射的单个光子将发出一个电子与正电子碰撞的信号，并且不可见的暗光子已经衰变为探测器不可见的暗物质粒子，在没有任何其他伴随能量的情况下表现出来。

暗光子也被假定为解释所观察到的 μ 子自旋特性与标准模型预测值之间的差异。 目标是以已知的最准确的精度测量此属性。 μ子实验g-2在费米国家加速器实验室进行。 正如 Kolomensky 所说，最近对 BaBar 实验结果的分析在很大程度上“排除了用暗光子解释 g-2 异常的可能性，但这也意味着其他东西正在驱动 g-2 异常。”

暗光子于 2008 年由 Lottie Ackerman、Matthew R. Buckley、Sean M. Carroll 和 Mark Kamionkowski 首次提出，用于解释布鲁克海文国家实验室 E2 实验中的“g-821 异常”。

黑暗之门

上述 CERN 近年开展的名为 NA64 的实验也未能检测到伴随暗光子的现象。 据《物理评论快报》的一篇文章报道，来自日内瓦的物理学家在分析数据后，无法找到质量在 10 GeV 到 70 GeV 之间的暗光子。

然而，在评论这些结果时，ATLAS 实验的 James Beecham 表示希望第一次失败会鼓励竞争的 ATLAS 和 CMS 团队继续寻找。

Beecham 在 Physical Review Letters 中发表了评论。 -

一个类似日本BaBar的实验叫做 贝尔二世预计将提供比 BaBar 多一百倍的数据。

根据韩国基础科学研究所科学家的假设，普通物质与黑暗之间关系的令人难以忘怀的奥秘可以用一个名为“黑暗轴子传送门 ». 它基于两个假设的暗扇区粒子，轴子和暗光子。 顾名思义，门户是暗物质和未知物理以及我们所知道和理解的东西之间的过渡。 连接这两个世界的是另一边的暗光子，但物理学家说它可以用我们的仪器检测到。

关于 NA64 实验的视频：

寻找神秘的暗光子：NA64 实验