Фото: EAST NEWS
Идеи

Физики начинают охоту за «темным фотоном» и пятым фундаментальным взаимодействием

Физические теория описывают лишь 4% наблюдаемой Вселенной. Остальная часть сформирована темной материей и темной энергией, о которых мы почти ничего не знаем. Исследователи готовы начать поиск силы, которая связывает два этих мира.

На сегодняшний физикам известны четыре фундаментальных взаимодействия: электромагнитное, слабое, сильное и гравитационное. Однако ученые допускают существование и других сил, до сих пор остававшихся незамеченными, отмечает Guardian. Они могут определять поведение частиц темной материи и оказывать влияние на привычные взаимодействия.

В этом месяце в Национальном институте ядерной физики (Италия) будет запущен инструмент, цель которого — отыскать загадочное пятое взаимодействие. Он получил название Padme («Positron Annihilation into Dark Matter Experiment»). Прибор зафиксирует, что произойдет при столкновении позитронов с алмазной пластинкой толщиной в десятую часть миллиметра.

Согласно современным представлениям, позитроны, врезающиеся в пластинку, сольются с электронами и исчезнут, выделив небольшое количество энергии в виде пары фотонов.

Однако если пятое взаимодействие существует, Padme зафиксирует лишь один фотон. Оставшаяся энергия выделится в виде «темного фотона».

Приборы не смогут непосредственно обнаружить эту гипотетическую частицу, однако расчеты энергии и направления движения позитронов позволят определить, возникла ли она, и даже вычислить ее массу. Хотя фотоны не имеют массы, их темные двойники могут достигать 50 масс электрона.

Эксперимент Padme продлится по крайней мере до конца года. Если успеха достичь не удастся, прибор в 2021 перенесут в Корнеллский университет (США) и подключат к более мощному ускорителю частиц.

Другие команды ученых также начинают охоту за «темным фотоном»: например, одна из них работает на электронном ускорителе в Лаборатории Джефферсона (США).

Если «темный фотон» будет обнаружен, он станет для физиков «замочной скважиной», сквозь которую можно будет наблюдать за событиями, происходящими в темной части вселенной.

Астрономы из Гарвардского университета (США) предположили, что частицы темной материи могут нести крошечный электрический заряд. Эта гипотеза согласуется с результатами эксперимента EDGES, в котором ученые обнаружили радиосигналы первого поколения звезд и возможные свидетельства взаимодействия между темной и обычной материей.