Тёмный фотон — гипотетическая элементарная частица, предполагаемый переносчик нового фундаментального взаимодействия, аналог фотонов для тёмной материи. Наряду с гравитацией, может оказаться «посредником» между обычной и тёмной материями, позволяя им взаимодействовать между собой. Теоретически тёмные фотоны могут быть обнаружены благодаря их возможному смешиванию с обычными фотонами и, как следствие, влиянию на взаимодействие известных частиц.
Тёмные фотоны предложены в 2008 году Лотти Акерман, Мэттью Бакли, Шоном Кэроллом и Марком Камионковским как переносчики нового дальнодействующего U(1)-калибровочного поля, «тёмного электромагнетизма», воздействующего на тёмную материю. Так же как обычные фотоны, тёмные фотоны — безмассовые частицы.
Тёмные фотоны были названы возможной причиной так называемой «−2»-аномалии, наблюдаемой в эксперименте E821 в Брукхейвенской национальной лаборатории. Но несколько последующих экспериментов в значительной степени исключили тёмные фотоны из причин аномалии, в том числе эксперимент на релятивистском коллайдере RHIC в Брукхейвене. В новом эксперименте Muon g-2 в Фермилабе ожидается получить в четыре раза лучшую точность измерений, чем в эксперименте в Брукхвейне.
В более общем смысле тёмный фотон — это любой бозон со спином 1, относящийся к новому U(1)-калибровочному полю. Иными словами, это любая новая сила природы, которая возникает в рамках теоретического расширения Стандартной модели и ведёт себя как электромагнитное взаимодействие. В этих моделях часто присутствует нестабильный или обладающий ненулевой массой тёмный фотон, который быстро распадается на другие частицы, например электрон-позитронные пары. Он также может напрямую взаимодействовать с известными частицами, в частности, электронами или мюонами, если только эти частицы несут заряд, связанный с вышеуказанным новым взаимодействием.
Эксперимент NA64
В марте 2016 года Европейская организация по ядерным исследованиям (CERN) одобрила проект эксперимента NA64 на ускорителе SPS, разработанный учёными из Института ядерных исследований РАН (Москва) и Института физики высоких энергий (Протвино).
Сергей Гниненко, один из руководителей эксперимента по поиску тёмных фотонов в CERN, объясняет суть эксперимента следующим образом:
Первая часть эксперимента была проведена весной 2017 года, вторая и последующие прошли в сентябре-октябре 2017 и в 2018 годах. Эксперимент NA64 в ЦЕРНе не увидел следов ещё не открытых лёгких бозонов в процессе рассеяния электрона высоких энергий на ядрах мишени, и, тем самым, ограничил возможный вклад таких частиц в аномальный магнитный момент электрона, были поставлены новые ограничения сверху на константу взаимодействия таких частиц с электроном.
См. также Тёмное излучение Пятая сила Фотино
Примечания
Категория:Бозоны Категория:Тёмная материя Категория:Гипотетические элементарные частицы Категория:Физика за пределами Стандартной модели Категория:Элементарные бозоны