Schwer fassbare "dunklen Photonen" noch lauern in den Schatten

Ein riesiges Atom Smasher hat keine Spur eines geheimnisvollen Teilchen genannt das dunkle Photon gefunden.

Das schwer fassbare subatomaren Teilchen – ein schwerer, dunkler Zwilling ein gewöhnliches Teilchen des Lichts — wie dunklen Materie erklären könnte, die schattenhafte versteckt Masse im Universum, die Galaxien zusammenhält, interagiert mit regelmäßigen Angelegenheit.

Das neue Ergebnis auszuschließen nicht die Existenz der dunklen Photon. Aber es bedeutet, dass Physiker mit einer neuen Erklärung für rätselhafte Versuchsergebnissen muss kommen, die die dominierende Theorie der Physik zu widersprechen.

Anomale Anomalie

In der herrschenden Theorie der subatomaren Physik, das Standardmodell des Universums einer Vielzahl von subatomaren Teilchen besteht, die Kraft zu tragen oder bilden die Bausteine der Materie. Jahrzehntelang hat fast jeder relevanten Experiment bestätigt das Standardmodell, gipfelnd in der 2012-Entdeckung der lang ersehnte Higgs-Boson, ein subatomares Teilchen, das gedacht wird, zu erklären, wie andere Teilchen ihre Masse. [5 schwer fassbaren Teilchen, die im Universum lauern können]

Aber während fast alle experimentellen Ergebnisse mit den Vorhersagen ausgerichtet hat, haben einige wenige das Standardmodell einige Curveballs geworfen.

Ein solches Experiment, bekannt als g-2, konzentrierte sich auf Myonen – winzige magnetische Teilchen, wie Tops spin und sind im wesentlichen viel schwerere Versionen des Elektrons. Physiker am Brookhaven National Laboratory in Upton, New York, genau gemessen das magnetische Dipolmoment oder Wobbliness, der das Myon "Tops", wie sie in einem starken Magnetfeld umkreiste. Wenn die Welt nach betrieben wäre deterministische physikalische Gesetze, wo die Vergangenheit perfekt die Zukunft dieses Wackeln oder g bestimmt, genau 2.

Aber angesichts der Tatsache, dass das Verhalten von subatomaren Teilchen grundsätzlich unsicher und Buchhaltung für alle Partikel durch das Standardmodell vorhergesagt, die schubsen und zerren die Myon, Physiker haben errechnet, dass der wahre Myon-Wobbliness fast, aber nicht ganz 2 sein sollte. Der Unterschied zwischen g und 2 g-2, nennt man das anomale magnetische Moment.

Aber zwischen 2001 und 2004, Physiker angekündigt, dass sie eine Diskrepanz größer als das anomale magnetische Moment entdeckt hatten. Diese Diskrepanz war riesig, so dass es durch andere Faktoren verursacht werden könnten. Aber eine Möglichkeit ist, dass sich unbekannte Teilchen die Myon-wackeln verlagert wurden, sagte Rouven Essig, ein Physiker an der Stony Brook University in New York, die nicht in der aktuellen Studie beteiligt war.

Schatten-Teilchen nicht ausgeschlossen

Eine potenzielle Täter war das dunkle Photon – ein Teilchen, das wie ein Photon mit etwas interagiert, die eine elektrische Ladung hat. Aber die dunklen Photon wäre schwerer als eine gewöhnliche, und seine Wechselwirkung mit elektrischen Ladung wäre viel schwächer als ein Photon Interaktion, Essig, sagte.

In Reihenfolge für die dunklen Photon außerirdisch Myon g-2 zu erklären müsste es eine bestimmte Masse zu haben.

Zur Suche nach diesem Photon ein Experiment genannt die wegweisende hohe Energie nuklearen Interaktion experimentieren (PHENIX) am Brookhaven National Laboratory zerschlagen Schwerionen zusammen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Sie studierte dann die Menagerie von Partikel produziert. Eines dieser Teilchen, ein Pion zerfällt in der Regel in zwei Photonen. [Fotos von der weltweit größten Atom Smasher (LHC)]

Hin und wieder, könnte jedoch ein Pion denkbar zerfallen in ein Photon und einem dunklen Photon, die dann in ein Elektron und die Antimaterie-Partner, das Positron zerfallen würde. Wenn ja, sollten Wissenschaftler erwarten eine erhöhte Anzahl dieser Elektron-Positron-Paare in den Daten in einer Region, die die Masse des hypothetischen dunklen Photons entspricht.

Die neuen Daten aus dem Experiment fand keine solche Beule.

Noch lauern?

Das bedeuten nicht das Ende für dunkle Photonen, jedoch.

"Leider sehen wir keines bedeutendes dunkel-Photon-Signal mit unseren aktuellen analysierten Statistiken, aber es bedeutet nicht, dass die Nichtexistenz des dunklen Photons," sagte Yorito Yamaguchi, ein Forscher an der PHENIX Experiment beteiligt. "Es bedeutet nur, dass die dunkle Photon ist unwahrscheinlich, dass die Ursache für das Myon g-2 Anomalie sein."

Stattdessen sagte die g-2 Anomalie durch kosmische Strahlung mit einer Selbstbeteiligung von Positronen verursacht werden könnten, Yamaguchi.

Unterdessen spekulieren Physiker noch dunkle Photonen weil sie dunklen Materie erklären könnte. Wenn sie vorhanden sind, würde dunkele Photonen ihren eigenen Bereich, der interagiert mit dunkler Materie. Diese mysteriösen Teilchen nur sehr schwach mit der bekannten Kräfte im Standardmodell interagieren würde, sagte Yamaguchi Leben Wissenschaft.

Bis neue Teilchen entdeckt werden, bleibt eine grundsätzliche Frage unbeantwortet, Essig, sagte.

"Wir wissen, dass dunkle Materie existiert," sagte Essig Leben Wissenschaft. "Aber die Frage ist:"Wie kann diese dunkle Materie mit gewöhnlicher Materie interagieren?""

Die Ergebnisse wurden für die Veröffentlichung in einer kommenden Ausgabe der Zeitschrift physische Überprüfung C. akzeptiert

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