Astronomowie zarzucają sieć na ciemne fotony

Wszystko, co wiemy o ciemnej materii, to teoretyczne obliczenia. Najbardziej użyteczne są te, które dostarczają pomysłów na eksperymenty potwierdzające lub odrzucające proponowane teorie. Jedną z hipotez o ciemnej materii jest istnienie ciemnych fotonów. Doświadczenie podpowiada, że Wszechświat przejawia różne rodzaje symetrii, takie jak istnienie materii i antymaterii. Dlaczego więc fotony miałyby nie mieć swojej ciemnej strony?

Załóżmy, że ciemne fotony istnieją. Powinny wtedy przenosić informację o oddziaływaniach, tak samo, jak fotony „po jasnej stronie” przenoszą informację o oddziaływaniu elektromagnetycznym. I o ile ciemna materia nie będzie oddziaływała ze światłem, to pole, o którym informacje przenoszą ciemne fotony, może wchodzić w interakcje z materią. Przynajmniej w teorii. Jak to udowodnić? Okazuje się, że najlepszym sposobem na szukanie ciemnych fotonów nie jest wpatrywanie się w niebo, ale w… teleskopy. Wygląda na to, że anteny radiowe mogą prowokować reakcje pomiędzy ciemnymi fotonami i zwykłą materią.

Haipeng An z Tshingua University, pierwszy autor artykułu w „Physical Review Letters”, w którym przedstawia nowy sposób na odkrywanie ciemnej materii, przyznaje (na łamach portalu phys.org), że początkowo nie dowierzał, że jest to możliwe. Z jego początkowych wyliczeń wynikało, że teleskopy, w których można je wykryć, muszą być zbliżone kształtem do wycinka okręgu, a anteny teleskopów są paraboliczne. Pomysł został odrzucony. Wszystko zmieniła jednak wizyta naukowców w FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope).

FAST to największy jednolity teleskop radiowy, jaki istnieje – z anteną o średnicy 500 metrów, położony w południowych Chinach. Ponieważ jest zbyt duży, aby można było sterować samą anteną, jego ruchome części znajdują się zawieszone nad radiową czaszą, pozwalając na manipulowanie położeniem detektora, w którym skupia się sygnał radiowy. Przyjrzenie się temu mechanizmowi podsunęło naukowcom nowy pomysł. Może FAST dałoby się zoptymalizować pod kątem wykrywania reakcji z ciemnymi fotonami, które zgodnie z teorią powinny skupiać się inaczej niż zwykłe fotony?

Okazuje się, że nawet ten niezbyt optymalny sposób pozwala na poszukiwania ciemnych fotonów z większą dokładnością niż do tej pory. Tym bardziej że anteny dipolowe, takie jak używane w rozrzuconej po całej Europie sieci LOFAR (Low-Frequency Array for radio astronomy), mogą być jeszcze podatniejsze na interakcje z ciemnymi fotonami niż radioteleskopy z czaszami.

Nowa publikacja podaje wyliczenia, które już teraz pozwalają na próby wykrycia ciemnej strony Wszechświata. Czy są trafne, okaże się wkrótce. Pierwszych potwierdzeń mogą dostarczyć nowe sieci teleskopów – takie jak globalna Square Kilometer Array (SKA).

To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Jeśli z niej korzystasz, powołaj się na źródło, czyli na www.projektpulsar.pl. Dziękujemy.