Na tragu innformacija o projektu NA64 u Cernu
2019
U fizici čestica, energija se nikada ne gubi. Kada se čestice sudare ili raspadaju, sva početna energija koju nose mora se sačuvati u rezultirajućim produktima, a nedostatak signalizuje da je nešto promaklo neviđeno. Upravo je energija koja nedostaje iz radioaktivnih raspada navela Wolfganga Paulija da 1930. godine predloži neutrino, česticu toliko neuhvatljivu da je izbegavala detekciju četvrt stoljeća .
Slični pristupi se sada koriste u istraživanjima fizike izvan Standardnog modela . Dokazi, od naknadnog sjaja Velikog praska do načina na koji su se galaksije formirale i grupisale, na primer, ukazuju na to da oko 85% materije u Univerzumu ne emituje svetlost, otkrivajući se samo kroz gravitaciju. Decenijama je vodeći kandidat za ovu tamnu materiju bila nova teška čestica, otprilike stotinu puta masivnija od protona. Sve osjetljiviji eksperimenti su je tražili. Do sada, bez uspeha. 1 .
Jedna hipoteza je da se tamna materija sastoji od čestica koje međusobno deluju s vidljivom materijom pomoću nove sile koju nosi čestica - tamni foton. O tome se radi u eksperimentu NA64 u CERN-u a nekim radovima opisuje se kako se pokušao uloviti tamne fotone.
NA64 eksperiment
(poznat kao P348 u fazi predloga, odobren 2016.god.)
Glavni cilj eksperimenta NA64 je potraga za nepoznatim česticama iz hipotetičkog "tamnog sektora". Ove čestice bi mogle biti tamni fotoni, koji bi, pored gravitacije, nosili novu silu između vidljive materije i tamne materije , ili bi same mogle činiti tamnu materiju.
NA64 također traži aksione i čestice slične aksionima koje bi mogle objasniti zagonetna simetrijska svojstva jake sile ili poslužiti kao medijator nove sile. Eksperiment traži proizvodnju takvih čestica u interakcijama između fotona visoke energije generiranih elektronima SPS snopa u meti i virtualnih fotona iz atomskih jezgara mete.
Eksperiment se odvija u severnom području CERN-a, gde protoni od 400 GeV iz Super Proton Synchrotron-a pogađaju metu od berilijuma, proizvodeći sprej sekundarnih čestica koje se sortiraju u različite snopove. Zatim se odabire potreban tip snopa i vodi do NA64. Na putu unutra, energija svake čestice se precizno meri pre nego što udari u detektor. Ako je energija zabeležena nakon interakcije manja od energije dolazne čestice, razliku je moralo odneti nešto što detektor ne može da vidi. Možda čestica tamne materije.
Tim je analizirao podatke prikupljene u 2016., 2017. i 2018. godini, što je zajedno odgovaralo ogromnim stotinama milijardi elektrona koji su pogodili metu. U podacima nisu pronašli dokaze o tamnim fotonima, ali njihova analiza rezultirala je podacima do sada najveće jačine interakcije fotona i tamnog fotona - za mase tamnih fotona između 1 MeV i 0,2 GeV. b>2
Iz tih podataka se podrazumeva da bi 1-MeV tamni foton bio u interakciji s elektronom sa silom koja je najmanje sto hiljada puta slabija od elektromagnetske sile koju nosi foton, dok bi tamni foton od 0,2 GeV u interakciji s elektronom sa silom koja je barem hiljadu puta slabija. Istraživanje će se nastaviti sa nadograđenim detektorom, za koji se očekuje da će biti dovršen 2021. godine.
( za podsećanje - foton je bozon koji prenosi elektromagnetnu silu, preko te sile čestice materije međudeluju)
Grigory Tarasevich( delovi teksta "Schrödingerova mačka" № 7-8, )
2017
"Uprkos intenzivnim pretraživanjima Large Hadron Collider-a, u svemirskim i podzemnim laboratorijima, još uvek znamo vrlo malo o podreklu, sastavu i dinamici tamne materije. Poznato je da se ona kreće relativno polako, "hladno" i s nama gravitacijski reaguje. Nedostatak napretka u ovom pitanju promenio je koncept tamne materije.Proširene verzije Standardnog modela pojavile su se, što upućuje na to da je tamna materija deo tzv. Skrivenog sektora. Poput svemira, sastoji se od porodice čestica i sila, no ne može se otkriti, stoga je "skrivena", kaže fizičar Sergey Gninenko.3
Odakle dolazi tamna materija?
Nije u potpunosti poznato. Možda se pojavila u trenutku Big Banga zajedno s materijom na koju smo navikli. Možda se nešto dogodilo, što su fizičari nazvali "defektom prostora", pa se jedan deo sveta pokazao praktički nepovezanim s drugom, iako su oba u istim galaksijama.
"Ili, na primer, dogodio se još jedan Big Bang koji je doveo do skrivenog sektora", dodaje Gninenko.
Postoje desetke hipoteza koje objašnjavaju šta je tamna materija: nepoznate elementarne čestice, klasteri posebnih tipova neutrina, pozdrav iz pete dimenzije
Tamni foton
Teoretičari su imali razloga verovati da tamna materija otkriva svoju prisutnost ne samo gravitacijskom silom. Konkretno, hipotezu svetlosne mračne čestice, koja se ponekad pojavljuju u elektromagnetnim procesima, iznela je početkom 80-ih Leo Okun. Nedavno je, u vezi s "zatvaranjem" Standardnog modela, interes za takvim egzotičnim česticama znatno porastao ", objašnjava Renat Dusayev,naučnik iz Tomska, jedan je od učesnika eksperimenta koji traži česticu zvanu tamni foton.
Ovaj je termin 2008. godine predložili su američki astrofizičari Lottie Ackerman, Matthew Buckley, Sean Carroll i Mark Kamionkowski. "Zamislite da postoji posve nova vrsta fotona, koja je povezana s tamnom, a ne s običnom materijom, tako da mogu biti tamna električna polja, tamna magnetska polja,tamno zračenje...i tako dalje, napisali su.
"... Po mom mišljenju, "skriveni foton" zvuči bolje od "tamnog": manje je konfuzije, – objašnjava Sergej Gninenko.
Za razliku od običnog fotona, tamni može imati masu, iako je nemoguće potvrditi. Također se pretpostavlja da se može raspasti u druge čestice. I što je najvažnije, postoji mogućnost da tamni foton može komunicirati s česticama obične materije.
AKO BI SE TA HIPOTEZA dokazala slika sveta bi se drastično izmenila, to bi značilo da bi mogli uspostaviti komunikaciju "... sa skrivenim svemirima. Dodajte ovom svetu mračni internet, tamne gradove, tamne izvore energije – zaključuje Sergey Gninenko
Ko učestvuje u projektu?
Ovaj projekat razvili su naučnici Instituta za nuklearnu fiziku RAS (Moskva) i Institut za fiziku visoke energije (Protvino). U martu 2016. godine odobrila ga je Evropska organizacija za nuklearna istraživanja – CERN . Ovo je sasvim redak slučaj kada CERN u svom istraživačkom programu uključuje eksperiment koji su predložili ruski naučnici; u istoriji se to dogodilo samo nekoliko puta. Za traženje tamnog fotona, osiguran je SPS akcelerator.
"Ako je tamna fotonska masa mala – od jednog do hiljadu elektrona ili čak manje – onda se oscilacije mogu pojaviti između našeg fotona i tamnog, slično oscilacijama neutrina.S masom, recimo, više od 1 MeV, može se raspasti u obične čestice, na primer, elektronsko-pozitron parove. Takva propadanja mogu se registrovati. Postoji, naravno, verovatnost da tamni foton preferira propadanje u "svoje" čestice iz skrivenog sektora, koji su upravo temelj tame materije. I ovde se pojavljuje neverodostojan zadatak – eksperimentalno otkrivanje nevidljivog propadanja nevidljive čestice. Zvuči ludo, ali to je to, priznaje Gninenko.
- Astrofizičari su sposobni postaviti zagonetke i označiti granice, a najverovatnije ćete morati shvatiti zamršenosti akceleratora. Ideja NA64, sa svojom elegantnom jednostavnošću, nije nova, međutim, kao što je slučaj s otkrićem LIGO interferometara, nedavno su tehnologije omogućavale precizno provođenje eksperimenata. CERN je za to, naravno, jedno od najboljih mesta. Verujemo da je tamni foton kratkotrajna masivna čestica koja može propasti u druge hipotetičke čestice.I moguće je da se te sekundarne čestice manifestuju u interakciji s običnom materijom. Otkrivanje takvih događaja također je uključeno u program našeg istraživanja ", kaže Renat Dusaev.
ESA -The super Proton Synchrotron
Proton supersinhrotron (Super Proton Synchrotron) pokrenut je 1976. godine, ali još uvek radi ispravno. Dužina prstena je gotovo sedam kilometara. Može ubrzati teške ione, protone, elektrone i druge čestice.Eksperiment se temelji na zakonu o očuvanju energije:
"Ako postoje skriveni fotoni, mogu se generisati u reakciji raspršivanja visokih energija elektrona u aktivnom cilju potpune apsorpcije". A to bi se dogodilo zbog kvantnog učinka mešanja s uobičajenim fotonom bremsstrahlung emitovanim od strane elektrona u polju jezgre. Budući da tamni fotoni vrlo slabo reaguju s običnom materijom, oni bi prodrli u cilj i nosili znatan dieo energije snopa iz detektora. Oznaka o postojanju tamnih fotona bilo bi otkrivanje događaja s viskom, više od 50%, bez energije. Takvi događaji su vrlo retki. Njihov udeo manji je od 1: 100.000.000.000 po standardnoj elektronskoj interakciji u cilju, objašnjava Sergey Gninenko. Grubo govoreći, ako deo energije nestane iz zatvorenog sistema, to znači da ga je tamni foton ukrao.
– Ovo se zove grede deponij – zapečaćeni eksperiment. Početna greda čestica je bačena u instalaciju, gde se apsorbovana sva energija uhvaćena od detektora. Tvorba tamnih čestica ostavlja prilično specifičan trag, odakle se može utvrditi da smo suočeni s fizikom izvan standardnog modela, zaključuje Renat Dusayev.
Eksperiment NA64 se odvija u nekoliko faza. Prvi je završen u proleće(2017)
"Zapravo, tek smo počeli tražiti tamni foton i druge kandidate za ulogu elemenata tamne materije", kaže Sergey Gninenko.
Dobijeni rezultati omogućili su nam da isključimo masene čestice za koje se ne treba tražiti tamni foton. Područje pretraživanja se smanjilo za oko 25%. Ovo nije loše.
Sledeća faza eksperimenta započeće u septembru. Ruski naučnici planiraju raditi u CERN-u pet nedelja – više nije još moguće: akcelerator je napunjen drugim projektima. Međutim, pregovori su sada u toku, a ako uspeju, oni će tražiti tamnu tvar bez prestanka – tokom cele godine.
Ovo nije jedini eksperiment ove vrste – postoji nekoliko sličnih na svetu. Na primer, postoji međunarodni projekat. Babar U njemu učestvuje oko četiri stotine fizičara iz različitih zemalja, uključujući Rusiju. Eksperimenti pretraživanja tamnih fotona provode se u SLAC National Accelerator Laboratory (SAD).
"Ali imamo veliku šansu pronaći najpre tamne fotone", kaže Renat Dusaev.
___________________________
1) Po merenjima iz 2003 u svemiru ima približno:
-73% tamne energije
-23 % tamne materije
-4 barionske materije
tamne komponente zajedno čine više od 95% svemira
2) Electron Volt (eV), Nuklearni fizičari radije mere masu čestica energijom – zahvaljujući opet Einsteinu za E = mc2, Tako je elektronska masa oko 0,5 MeV (milion elektrona), protonski je 0,9 GeV (tj. Gotovo milijardu eV), a neutrino manje od 0,28 eV.
3 )Sergey Gninenko – Jedan od vodećih istraživača Instituta za nuklearnu istragu, Ruske akademije nauka, među 100 najcitiranijih u svetu ruskih fizičara. Jedan od lidera eksperimenta pretraživanja tamnih fotona koji se provodi u CERN-u.
Коментари
Постави коментар