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.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Когда Средиземное море почти высохло: что осталось на дне и можно ли было туда спуститься

Представьте, что море отступило не на несколько метров, а почти на два километра вниз. Бывший берег оказался далеко наверху. Между Европой и Африкой открылись огромные пространства, а оставшаяся...

A4TECH Bloody MS76 Plus — обзор механической клавиатуры с горячей заменой магнитных свитчей и частотой опроса 8000 Гц

Сегодня на обзоре обновленная модель MS76 Plus от A4Tech Bloody. У нее также съемные магнитные свитчи и весь список заведенных функций этих переключателей, что и у MS76. В основе расширенного...

Самый массовый обман аудиотехники 90-х: почему магнитолы из Китая с наклейкой «500 Вт» играли не громче советской «Весны»

В начале 1990-х годов на постсоветский рынок хлынул поток массовой электроники из Юго-Восточной Азии. Среди прочего появились компактные кассетные магнитолы и музыкальные центры, на корпусах...

✦ ИИ  Можно ли вычислить человека по IP-адресу и узнать, где он живёт на самом деле

В интернете регулярно появляются истории о том, как неизвестный собеседник вычислил человека по IP-адресу, узнал его домашний адрес и даже определил, в какой квартире он находится. Иногда такие...

Куда сходить в Москве в ноябре: выставки и мероприятия, которые не стоит игнорировать

Год уже близится к финалу, но музеи и галереи Москвы продолжают радовать новыми открытиями. К 160-летию Льва Бакста - новый проект Третьяковской галереи Несколько дней назад в Инженерном...

Хищную улитку завезли на Гавайи для борьбы с гигантской африканской — вредитель остался, а местные улитки начали исчезать

В 1955 году на Гавайях решили бороться с одним чужеродным видом при помощи другого. Гигантская африканская улитка Lissachatina fulica уже почти два десятилетия размножалась в садах и на плантациях,...