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

Почему нельзя ждать, пока гейзерная кофеварка зашипит, и зачем макать ее в холодную воду: как сварить дома густой кофе без горечи

Характерное бурление и шипение, которые раздаются из гейзерной кофеварки в конце ее работы, большинство людей воспринимают как сигнал о том, что кофе готов. Однако замеры температуры и давления...

Инструкция по сборке Вселенной: почему для симуляции одного человека хватит энергии настольной лампы

В чилийской пустыне Атакама, на высоте двух с половиной тысяч метров, работают телескопы Паранальской обсерватории. Свет далеких галактик, который улавливают здешние зеркала, летит сквозь космос...

Что, если мы уже поймали сигналы инопланетян, но приняли их за пульсары? Вычислить их поможет алгоритм общения светлячков

Программы поиска внеземных цивилизаций (SETI) с момента своего появления в середине XX века опирались на представления о технологиях, которыми в тот момент обладало само человечество....

Почему компьютерные колонки трещали за секунду до звонка мобильного телефона

Телефон лежит на столе возле компьютера. В колонках неожиданно раздаётся знакомое «ты-ды-дыы, ты-ды-дыы». Через мгновение загорается экран и начинает играть мелодия вызова. Можно заранее потянуться...

Почему домашний йогурт готовится проще, чем кажется на самом деле

Если вы думаете, что приготовление домашнего йогурта — это сложно, дорого и требует каких-то особых кулинарных навыков, то спешу вас разубедить. На самом деле все гораздо проще. Вам не...

Почему механические клавиатуры — это прошлый век и за каким форматом будущее

Еще несколько лет назад механическая клавиатура считалась практически обязательным атрибутом игрового компьютера. Разнообразие переключателей, приятный звук нажатий, возможность подобрать усилие и...