私たちの宇宙とその中の銀河を形作る見えない手の探求に取り組む物理学者たちは、彼らの視線を暗い側に向けました。具体的には、1つのチームがすべての宇宙の岩の背後でいわゆるダークフォトンを探しています。これは、これまで未知の自然の力を伝達する可能性があります。
これらの光子は、すべての通常の物質と暗黒物質と呼ばれる目に見えないものの間の相互作用を仲介します。
しかし、科学者たちは4つの既知の力によって自然が引き伸ばされ、引っ張られ、押しつぶされ、引き裂かれるということを長い間理解してきました。これらの4つの既知の力は、私たちの日常生活の基礎を構成します。暴力的だが短距離の強い核力であり、原子核を結合します。放射性崩壊を制御し、ニュートリノと呼ばれる素粒子に話しかける、あいまいでささやくような静かな弱い核力。私たちの生活を支配する大胆で明るい電磁力。そして、微妙な重力、カルテットの中で最も弱い。
これらの4つの基本的な力を使用して、物理学者は私たちの原子以下の巨視的な世界の肖像を描くことができます。これらの4つのキャラクターの1つを含まないインタラクションはありません。それでも、私たちの宇宙での相互作用、特に最大規模の相互作用については、謎がまだたくさんあります。銀河のスケール以上にズームアウトすると、何か怪しいことが起こり、その魚にダークマターの名前を付けます。
暗黒物質は単純で飾り気がないのでしょうか、それとも、それまで知られていない多くの力をそのクラッチに隠していますか？現在、物理学者の国際的なチームは、プレプリントジャーナルarXivで彼らの仕事をオンラインで説明しており、そのような力を探すためにラージハドロンコライダー（世界最大の原子粉砕機）からのデータダンプを使用しました。今のところ、彼らの検索は空になっています-これは良い（一種の）ことです：それは私たちの既知の物理法則がまだ残っていることを意味します。しかし、それでもダークマターを説明することはできません。
暗闇の中で失われた
暗黒物質は、宇宙の全質量の約80％を占めると言われている物質の仮説です。それはちょっと大変なことです。私たちはこの余分な目に見えないものの原因が何なのか本当にわかりませんが、それが存在することを知っています。そして、私たちの最大の手がかりは重力です。銀河内の星とクラスター内の銀河の動きを宇宙の中で最大の構造の進化とともに調べることにより、天文学者はほとんど普遍的に銀河系の目を見る以上のものがあるという結論に達しました。
暗黒物質のより良い名前は目に見えない物質かもしれません。重力の影響からそれを推測することはできますが（アルバートアインシュタインのすべてを見ている目からは何も逃れられないため）、暗黒物質は単に光と相互作用しません。暗黒物質が光と相互作用した場合（または、少なくとも身近な物質と同じように光と相互作用した場合）、私たちは今までに不思議な物質を見たことがあるでしょう。しかし、私たちが知る限り、暗黒物質は、いったい何であれ、光を吸収したり、光を反射したり、光を屈折したり、光を散乱したり、光を放出したりしません。暗黒物質の場合、光は単に人格以外の物です。それも存在しないかもしれません。
ですから、今、大量の暗黒物質の粒子があなたの体を流れているという確かな可能性があります。その無限の流れの結合した質量は、重力の影響によって銀河の運命を形作ることができますが、それはハローさえもなく通常の物質を通過します。失礼ですが、それはあなたにとって暗黒の問題です。
光をもたらす
ダークマターの構成要素がわからないので、ありふれたものから空想的なものまで、あらゆる種類のシナリオを自由に作成できます。暗黒物質の最も単純な絵は、それが大きくて基本的であると言います。はい、それは宇宙の質量の大部分を構成しますが、それは質量を持っているだけで、他に何もしない単一の非常に多産な粒子のみで構成されています。つまり、その物質は重力によってそれ自体を知ることができますが、他の力によって相互作用することはありません。私たちは決して、他のことをしている暗黒物質の垣間見ることは決してないでしょう。
空想的なシナリオはより楽しいです。
理論家が退屈するとき、彼らは暗黒物質が何である可能性があるか、そしてもっと重要なことに、どうやってそれを検出できるかについての考えを練ります。興味深い暗黒物質理論のスケールの次のレベルは、物質が弱い核力を介して通常の物質と時々話すことができると言います。そのアイデアは、今日世界中の暗黒物質実験と検出器に動機を与えています。
しかし、それでも、そのシナリオは、自然の力がまだ4つしかないことを前提としています。暗黒物質が以前に見えなかった種類の粒子である場合、それが以前に未知の自然の力、またはおそらく知っているカップルでパッケージ化されていることを示唆することは完全に合理的です（私たちが正しいかどうかはわからないため） ？この潜在的な力により、ダークマターはダークマターとのみ会話したり、ダークマターとダークエネルギー（これも理解していません）が絡み合ったり、宇宙の通常のセクターとダークセクターの間に新しい通信チャネルを開いたりする可能性があります。
ダークフォトンの台頭
明るい領域と暗い領域の間で提案されている通信ポータルの1つは、暗い光子と呼ばれるもので、電磁気力のよく知られた（明るい）光子に類似しています。暗い光子を直接見たり、味わったり、嗅いだりすることはできませんが、私たちの世界と混ざり合うかもしれません。このシナリオでは、暗黒物質は比較的重い粒子である暗い光子を放出します。これは、それらが光を帯びた対応物とは全く異なり、短距離でのみ効果があることを意味します。しかし、時々、暗い光子が通常の光子と相互作用し、そのエネルギーと軌道を変更する可能性があります。
これは非常にまれなイベントです。そうでなければ、私たちはずっと昔に電磁気学で起こっているファンキーなことに気づいたでしょう。
したがって、暗い光子があったとしても、暗黒物質を直接見ることはできませんが、電磁相互作用の塊を調べることで、暗い光子の存在を探ることができます。それらのゴブのごく一部で、暗い光子は、それと相互作用することにより、通常の光子からエネルギーを「盗む」ことができます。
しかし、私が言ったように、相互作用の塊が必要です。たまたまそれを生み出すために巨大なMachines of Scienceを構築したので、私たちは運に恵まれています。
arXivの論文では、物理学者はCERNで2番目に大きい粒子加速器であるSuper Proton Synchrotronからの3年分のデータを調べた結果を報告しました。この実験では、科学者たちは陽子をレンガの壁に相当する原子以下のものにぶつけて、余波のすべての部分を調べました。
残骸で、研究者たちは電子を発見しました-それらの多く。 3年間で、科学者は100 GeVを超えるエネルギーで200億を超える電子を数えました。電子は荷電粒子であり、相互作用しやすいため、この実験での高エネルギー電子も多くの光子を発生させました。暗い光子が存在する場合、それらは時々相互作用して、通常の光子の1つからエネルギーを盗む必要があります。これは、実験で光の欠如として現れる現象です。
このダークフォトンの検索は空になりました-すべての通常のフォトンが存在し、説明されていましたが、ダークフォトンの存在を完全に排除しているわけではありません。代わりに、これらの粒子の許容可能な特性に制限を課します。それらが存在する場合、それらは低エネルギーであり（実験の結果に基づいて、GeV未満）、通常の光子と相互作用することはほとんどありません。
しかし、暗黒光子の探索は続いていますが、この提案された亜原子世界の生き物について、さらに将来の実験が行われます。
続きを読む：「NA64によるエネルギー不足イベントでのダークマター検索」
ポール・M・サッター の天体物理学者です オハイオ州立大学、 たくさんの "宇宙飛行士に聞く" そして「宇宙ラジオ」、「宇宙でのあなたの場所."
