CERN: темные фотоны ускользают от ученых? NA62 исключает новые области параметров

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Вселенная полна загадок, и одна из самых интригующих — преобладание темной материи над обычной. Мы знаем, что темная материя существует, ощущаем ее гравитационное воздействие, но не можем ее увидеть и до сих пор не понимаем, из чего она состоит. В поисках ответа физики выдвигают различные теории, расширяющие Стандартную модель — фундаментальную теорию, описывающую элементарные частицы и их взаимодействия. Одна из таких теорий предсказывает существование темного фотона — гипотетической частицы, которая могла бы пролить свет на природу темной материи.

Недавно эксперимент NA62 в CERN, работающий в режиме «сброса пучка», присоединился к охоте за этим неуловимым «темным зверем». Суть эксперимента проста, но гениальна: мощный пучок протонов направляется на массивный поглотитель, где происходит множество взаимодействий, порождающих целый каскад различных частиц. Среди них, согласно теории, могут рождаться и темные фотоны.

Эксперимент NA62 в CERN, вольная интерпретация
Эксперимент NA62 в CERN, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Как же поймать частицу, которую нельзя увидеть? Ученые ищут следы распада темного фотона на пары электрон-позитрон. Для этого NA62 оснащен сложной системой детекторов, способных регистрировать пролетающие заряженные частицы и определять их характеристики. Магнитный спектрометр измеряет импульсы и траектории частиц, а калориметры и мюонный детектор позволяют идентифицировать их тип.

Схематический вид сбоку установки NA62 в 2021 году. Информация из KTAG, GTK, CHANTI, MUV1,2, IRC и SAC не используется в данном анализе. Показаны не все элементы балки. (NA62 Collaboration) Phys. Rev. Lett. 133, 111802
Схематический вид сбоку установки NA62 в 2021 году. Информация из KTAG, GTK, CHANTI, MUV1,2, IRC и SAC не используется в данном анализе. Показаны не все элементы балки. (NA62 Collaboration) Phys. Rev. Lett. 133, 111802
Автор: E. Cortina Gil et al. Источник: journals.aps.org

Анализ данных, собранных в 2021 году, пока не выявил присутствия темного фотона. Однако это не повод для разочарования. Напротив, отсутствие сигнала позволило сузить область поиска, исключив целый диапазон возможных масс и сил взаимодействия темного фотона с обычной материей. Эти результаты, объединенные с данными предыдущих поисков, существенно улучшили наши знания о свойствах темного фотона и приблизили нас к разгадке тайны темной материи.

Распределение положений вершин двух треков в плоскости (𝑍vtx, 𝜌vtx) для событий данных, не требующих идентификации частиц. Черный контур определяет ограниченную FV.  (NA62 Collaboration) Phys. Rev. Lett. 133, 111802
Распределение положений вершин двух треков в плоскости (𝑍vtx, 𝜌vtx) для событий данных, не требующих идентификации частиц. Черный контур определяет ограниченную FV. (NA62 Collaboration) Phys. Rev. Lett. 133, 111802
Автор: E. Cortina Gil et al. Источник: journals.aps.org

Более того, эксперимент NA62 рассмотрел и альтернативный сценарий, связанный с аксионоподобными частицами — еще одними гипотетическими частицами, которые могут объяснять некоторые аномалии в физике элементарных частиц. И хотя прямых доказательств их существования также не обнаружено, полученные ограничения на их параметры внесли важный вклад в развитие этой области исследований.

Массовое разрешение (цветовая шкала) в плоскости (𝑀𝐴′,𝜖). Верхняя (нижняя) панель относится к бремсстралунговому (мезон-опосредованному) производству. (NA62 Collaboration) Phys. Rev. Lett. 133, 111802
Массовое разрешение (цветовая шкала) в плоскости (𝑀𝐴′,𝜖). Верхняя (нижняя) панель относится к бремсстралунговому (мезон-опосредованному) производству. (NA62 Collaboration) Phys. Rev. Lett. 133, 111802
Автор: E. Cortina Gil et al. Источник: journals.aps.org

Поиск темной материи — это сложный и многогранный процесс, требующий совместных усилий многих ученых и инженеров. Эксперимент NA62 — лишь один из многих инструментов, которые мы используем в этой захватывающей гонке за познанием Вселенной. И хотя темная материя пока остается невидимой, каждый новый эксперимент, каждый новый анализ данных приближает нас к тому дню, когда мы, наконец, сможем пролить свет на ее тайны.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Свет заставляет крыльчатку вращаться: история радиометра Крукса

В стеклянной колбе стоит крошечная вертушка. Четыре лёгкие пластинки с одной стороны чёрные, с другой — светлые. Стоит вынести прибор на солнце или поднести к лампе, и крыльчатка...

Почему шмелей не разводят ради мёда, хотя они тоже его запасают

Шмель приносит в гнездо нектар и пыльцу, строит из воска ёмкости для корма и живёт в семье с маткой и рабочими особями. По этим признакам он очень похож на медоносную пчелу. Однако привычных пасек,...

«Микрон» 10РУ-101С: ресивер-карлик с необычной шкалой радио из позднего СССР

Советские ресиверы были почти экзотикой. Тюнер-усилители, как их называли в СССР, выпускали нечасто. Но именно среди них и оказался такой особенный образец, как «Микрон» 10РУ-101С. Что же...

Почему опасно возвращать деньги, которые незнакомец случайно перевёл на карту

Вам на телефон приходит СМС из банка: «Вам зачислено 10 000 рублей». Следом раздается звонок с незнакомого номера. Взволнованный голос на другом конце провода сбивчиво объясняет: «Ой, простите ради...

Почему в СССР полвека жили со 127 вольтами в розетке, а потом перешли на 220

Многие помнят переключатель «127/220 В» на задней стенке советского телевизора или радиолы. В старых домах Москвы и Ленинграда 127 вольт держались в розетке до конца 1980-х. Ниже я объясню, откуда...