Вот одна причина, библиотеки держатся за старые научные журналы: газета из эксперимента провела, 32 года назад может пролить свет на природу темной материи, таинственный материал, сила тяжести которого, кажется, мешает галактикам разбиваться. Старые данные помещают помеху в новомодное понятие «темного фотона» и предполагают, что простой уцененный эксперимент мог проверить идею.Никто действительно не знает, какова темная материя. С 1980-х лучшая догадка теоретиков была то, что это состоит из так называемых слабо взаимодействующих крупных частиц или МЕЩАН.
Если бы они существуют, у МЕЩАН была бы масса между в один и 1000 раз больше чем это протона. Они взаимодействовали бы только через слабую слабую ядерную силу — одна из двух сил природы, которые обычно сгибают их мышцу только в атомном ядре — и могли исчезнуть только путем столкновения и уничтожения друг друга. Таким образом, если бы младенческая вселенная, приготовленная много МЕЩАН, достаточно из них естественно осталось бы в живых для производства правильной суммы темной материи сегодня. Но физики должны все же определить МЕЩАН, которые время от времени должны свистеть от атомных ядр в чувствительных датчиках и запустить ими.
Позже, теоретики исследовали другие идеи, такие как самовзаимодействующая темная материя. Это состояло бы из частицы, известной как a? (объявленный chi), с массой между 1/1000 и в один раз больше чем это протона.
Те частицы взаимодействовали бы друг с другом через силу как электромагнитная сила, производящая свет. Та сила была бы передана крупной частицей, названной темным фотоном — версией темной материи частицы света — который мог бы «смешаться» немного с обычными.
Таким образом с некоторой маленькой вероятностью, темный фотон мог бы взаимодействовать с обычными заряженными частицами, такими как электроны и атомные ядра — как обычные фотоны делают.Самовзаимодействующая темная материя имеет привлекательные свойства. В частности темный фотон мог также объяснить проблему физики элементарных частиц.
Частица звонила, мюон, кажется, является очень немного более магнитным, чем теория предсказывает, и то несоответствие могло быть решено, если мюон взаимодействует с темными фотонами, скрывающимися в вакууме. Однако? s и темные фотоны было бы трудно обнаружить с датчиками МЕЩАНИНА; с их малыми массами они не могли бить ядро достаточно трудно для создания сигнала.Но архивные данные уже исключают темные фотоны с определенными комбинациями свойств, обсуждает Рувена Эссига, теоретического физика в Каменном университете Ручья в Нью-Йорке и его коллегах.
Данные прибывают из E137, «эксперимент» свалки луча, бежавший с 1980 до 1982 в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Менло-Парке, Калифорния. В эксперименте физики хлопнули лучом богатых энергией электронов, перенесенных из других экспериментов, в алюминиевую цель видеть то, что выйдет.
Исследователи поместили датчик 383 метра позади цели, с другой стороны холма песчаника 179 метров толщиной, заблокировавшего любые обычные частицы. Они тогда искали гипотетические частицы, названные аксионами, которые проникнут в землю и достигнут датчика — и не видели ни один.Но достигающие намеченной цели электроны должны были также произвести луч богатых энергией? s. A? возможно, пересек холм и взаимодействовал с электроном в датчике через темный фотон, взрывая его в движение. Факт, что E137 не видел отскакивающих электронов, позволил Essig и его коллегам отклонить некоторые возможные комбинации массы темного фотона и силу ее смешивания с обычными фотонами, как они сообщают на этой неделе в Physical Review Letters.
Результаты не доказывают, что темный фотон не может существовать вообще, но они действительно помещают пределы на его возможные свойства.Другие физики использовали архивные данные для испытания новых теорий темной материи. В прошлом году Филип Шустер, теоретик в Институте Периметра Теоретической Физики в Ватерлоо, Канада и коллеге использовал результат другого эксперимента свалки луча в SLAC, бежавшем в 1994 и 1995 для исследования самовзаимодействующей темной материи.
Но миллинагрузка или mQ, эксперимент был чувствителен к? s запускающий атомными ядрами и установленными несколько более свободными пределами. «Предел электронной отдачи выглядит немного лучше», говорит Шустер.С определенными предположениями анализ порицает темный фотон со свойствами, должен был объяснить магнетизм мюона. Но те предположения могли быть ослаблены, и идея более тщательно проверена с новым экспериментом, говорит Шустер. Он и примерно 80 других физиков надеются построить новый эксперимент свалки луча под названием BDX, который посмотрел бы на в 100 раз больше событий, чем E137 сделал.
Они представили письмо о намерениях Томасу Джефферсону Национальное Сооружение Акселератора в Ньюпорт-Ньюсе, Вирджиния, несмотря на то, что эксперимент мог быть организован в другом месте.По сравнению с некоторыми экспериментами физики элементарных частиц BDX был бы маленьким и дешевым, говорит Марко Баттальери из Национального Института Италии Ядерной Физики в Генуе и co-представителя бригады BDX. «Мы не говорим приблизительно тысячи тонн датчика», говорит он. «Мы говорим приблизительно 1-тонный датчик».
BDX стоил бы нескольких миллионов долларов, говорит Баттальери.Исследование также предполагает, что не настолько легко выдумать модели темной материи, не сталкивающиеся с данными, уже взятыми, Шустер говорит: «Все это должно быть сделано в очень трудной смирительной рубашке».