Пізнавальне

Фізики з Аргентини, Великої Британії та США не зареєстрували темні фотони темної матерії, натомість встановили найжорсткіші обмеження на параметри їхнього змішування зі звичайними фотонами в області мас від 44 до 52 мікроелектронвольт. Для пошуку цих гіпотетичних частинок учені сконструювали новий детектор-антену під назвою GigaBREAD. Результати обробки першого набору експериментальних даних опубліковано в журналі Physical Review Letters.

Темний фотон – гіпотетична частинка, аналог фотонів для темної матерії. Згідно з теорією, за допомогою темного фотона темна матерія може взаємодіяти зі звичайною крім гравітаційних ефектів. Пошук темних фотонів дає змогу вченим дослідити інший канал взаємодії частинок темної матерії зі звичайною речовиною крім традиційних детекторів. Одним із можливих проявів існування темних фотонів може бути їхнє змішування зі звичайними фотонами.

Саме таке змішування, тобто перетворення темних фотонів на звичайні, намагалися зареєструвати фізики з колаборації BREAD за допомогою нової коаксіальної дзеркальної антени. Темні фотони в ній повинні перетворюватися на звичайні на зовнішній металевій циліндричній поверхні загальною площею 0,5 квадратних метрів. Усередині антени вже звичайні фотони фокусуються параболічним відбивачем на рупорну антену. Сигнал зчитували за допомогою малошумливої приймальної системи.

Схема установки GigaBREAD, Stefan Knirck et al. | Physical Review Letters, 2024

Перший набір експериментальних даних тривав 24 дні. Після аналізу даних учені не знайшли жодних свідчень існування темних фотонів темної матерії в області мас від 44 до 52 мікроелектронвольт. При цьому межу на параметр змішування темних фотонів зі звичайними вдалося посилити на два порядки порівняно з попередніми обмеженнями.