CERN chce schwytać ciemne fotony
Naukowcy CERN już wkrótce rozpoczną szereg eksperymentów, które mogą pomóc w rozwiązaniu jednej z największych zagadek współczesnej fizyki - natury ciemnej materii. Będzie to możliwe dzięki detekcji tzw. ciemnych fotonów.
Ciemne fotony to hipotetyczne cząstki stanowiące pomost między zwykłą i ciemną materią. Ciemna materia to tajemnicza formę materii, która jest uważana za dominującą we wszechświecie (co najmniej 25 proc. bilansu masy-energii). Jeżeli naukowcom uda się ją namierzyć, to na zawsze zmieni nasze rozumienie fizyki.
Ciemna materia pozostaje ukryta, gdyż nie wchodzi w interakcje z promieniowaniem elektromagnetycznym, przez co jest niewidoczna dla naszych detektorów. Ale aby hipoteza ciemnej materii była prawdziwa, we wszechświecie musi istnieć także inna nieznana siła we wszechświecie (poza grawitacją), pozwalająca oddziaływać ciemnej materii z widzialną.
Naukowcy przewidują, że ta siła może składać się z czegoś nazywanego "ciemnymi fotonami". To właśnie te hipotetyczne cząstki mają umożliwiają interakcje między ciemną i widzialną materią. Fizycy spekulują, że ciemne fotony mogą być nośnikami tajemniczej siły tak samo jak fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych (są tzw. bozonami cechowania).
Mówiąc prościej - ciemne fotony można porównać do mediatora między dwoma osobami, które nie potrafią się ze sobą porozumieć. To cząsteczkowy odpowiednik Google Translate.
Mimo iż wielu fizyków uznaje tę hipotezę za prawdziwą, to jak dotąd nie udało się namierzyć ani jednego ciemnego fotonu. Może się to zmienić już wkrótce, gdyż międzynarodowy zespół uczonych z CERN przygotowuje szereg eksperymentów, których celem jest schwytanie ciemnych fotonów. Projekt został nazwany NA64.
Jak naukowcy zamierzają namierzyć ciemne fotony?
"Wiązka elektronów, których początkowa energia jest bardzo dokładnie określona, kierowana jest do detektora. Interakcje między przychodzącymi elektronami i jądrami atomowymi w detektorze produkują widzialne fotony. Energia tych fotonów jest mierzona i powinna być równoważna energii elektronów. Ale jeżeli istnieją ciemne fotony, mogą one uciekać z detektora i odprowadzić dużą część energii początkowej elektronów" - czytamy w komunikacie CERN.
W oparciu o to, ile energii jest traconej, naukowcy będą w stanie ustalić "podpis" tajemniczych ciemnych fotonów, co może potwierdzać ich istnieje. Po udanej detekcji bozonu Higgsa, naukowcy wierzą, że może się to właśnie udać w Wielkim Zderzaczu Hadronów.
Jak na razie, nie ma żadnych oficjalnych informacji, kiedy projekt NA64 się rozpocznie, a tym bardziej przyniesie jakiekolwiek rezultaty.
