Mørke Fotoner Sandsynligvis Ikke Eksisterer, Og Hvis De Gjorde Det, Ville De Være Super Rare

{h1}

Den mest præcise måling af den fine struktur konstant til dato har udelukkende udelukket eksistensen af ​​mørke fotoner, de foreslåede tvillinger af almindelige lyspartikler, som kunne have forklaret mørkt materiale.

En ny, ultraprecis måling af en fundamental fysisk konstant har hidtil ikke fundet nogen antydning af mystiske partikler kendt som mørke fotoner.

Hvis de eksisterede, ville disse hypotetiske skyggefulde tvillinger af almindelige lyspartikler være en måde at forklare mørk materiens tilstedeværelse, en mystisk form for materiel, der udsender intet lys endnu udøver et tyngdekraftstræk.

Men den mest præcise måling alligevel af den fine struktur konstant - som bestemmer, hvor stærkt elektroner og fotoner interagerer, eller "par" - har elimineret muligheden for mørke fotoner i et stort udvalg af masser og koblingsstyrker. Hvis de eksisterede, skulle de være meget tungere end tidligere forudsagt, skrev forskere i et nyt papir, der beskriver arbejdet.

"Vores måling regulerer disse mørke fotoner meget stærkt," siger University of California, Berkeley fysiker Holger Müller, en af ​​medforfatterne af det nye papir.

Ved blanding med almindelige fotoner kan mørke fotoner teoretisk opdages, fordi blandingen ville have en virkning på den fine struktur konstant. Men i denne nye, nøjagtige måling af konstanten blev der ikke fundet nogen beviser for den mørke foton.

Måling af den fine struktur konstant

Fysikere bruger standardmodellen, som beskriver fysik af subatomære partikler, såsom elektroner og fotoner, for at forudsige værdien af ​​den fine struktur konstant. For det første skal de imidlertid kende en fysisk egenskab af elektronen: dens magnetiske øjeblik. Tidligere målinger af konstanten har anvendt indirekte forudsigelse ved at kombinere standardmodel forudsigelser med eksperimenter, der måler dette magnetiske øjeblik. Den nye undersøgelse tager en mere direkte tilgang.

For at gøre dette lavede forskerne en lille "atomfonte" med cæsiumatomer. Atomer blev lanceret opad i en enkelt strøm og derefter ramt med lasere for at tvinge dem til en kvante superposition, hvor hvert cæsiumatom var to steder på samme tid. Dette gjorde to strømme, paradoksalt lavet af de samme atomer. Da de to strømme af cæsiumatomer blev rekombineret, forstyrrede atomerne sig selv på den helt rigtige måde for forskere at beregne atomernes hastighed, når de blev ramt af fotoner i laseren. Fordi hastigheden afslører, hvor meget kraft disse atomer blev ramt af, og dermed hvor stærkt fotoner og elektroner "par", kunne den fine strukturkonstant beregnes til uovertruffen præcision, rapporterede forskerne 13. april i tidsskriftet Science. [Mærkelige Quarks og Muons, Oh My! Naturens mindste partikler diskuteres]

Men hvad har dette at gøre med mørke fotoner?

Mørke fotoner

Hvis den mørke foton eksisterer, ville det være en elektromagnetisk kraftbærer, som fotonen. Men i stedet for at arbejde mellem ladede partikler af almindeligt materiale, som et foton gør, ville det mørke foton muliggøre elektromagnetiske interaktioner mellem partikler af mørkt stof. [Verdens smukkeste ligninger]

Mørke fotoner passer ikke ind i standardmodellen. Så hvis de virkelig eksisterer, ville virkelige målinger ikke svare til forudsigelser fra standardmodellen. Specielt bør den direkte måling af den fine struktur konstant afvige fra de tidligere værdier afledt af indirekte målinger og standardmodellen, sagde Müller.

Den nye forskning fandt en anden værdi af den fine struktur konstant, end Standard Model forudsiger, hvilket kan tyde på, at mørke fotoner eksisterer. Men der er en fangst.

Den uenighed, de fandt "er i modsat retning af hvad du ville forvente, hvis det mørke foton eksisterer," sagde Müller til WordsSideKick.com. "Det er uenighed, men det er den forkerte måde."

Der er dog stadig en smal flugtbane, hvorigennem teoretiske mørke fotoner kunne undslippe skraldespanden af ​​kasserede fysikteorier. Feltfysikområdet har en generel standard til måling af resultaternes betydning: Typisk har en virkelig signifikant resultatmængde mindre end en 1-i-3,5 millioner sandsynlighed for at skyldes tilfældig chance, hvilket er en "5-sigma" -niveau af betydning. I dette tilfælde er forskellen mellem denne måling og den forrige mest præcise måling kun et "2,5-sigma" niveau af betydning eller en 1-i-200 sandsynlighed for at skyldes tilfældig chance - alt for sandsynligt at opfylde den tredje standard for marken.

"Det er for langt væk at kalde det enighed, men ikke langt nok til at kalde det væsentlig uenighed," sagde Müller og kalder det næsten et gråt område.

Men på dette tidspunkt kan det ikke være noget. Hvis målene stemmer overens, begrænser det alvorligt mulighederne for mørke fotoner. Hvis målingerne er uenige, er uenigheden i den forkerte retning - og det, siger Müller, er også kraftfuldt bevis mod dem.

"Det er som om du tror, ​​at nogen stjal dine penge, og så når du ser i din tegnebog, finder du, at du har flere penge, end du gjorde før," sagde Müller.

Oprindeligt udgivet den WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Forskning


Hvordan Viagra Works
Hvordan Viagra Works

Einsteins 'Spooky Physics' Bliver Mere Entangled
Einsteins 'Spooky Physics' Bliver Mere Entangled

Videnskab Nyheder


Den Krympende Proton: Partikel Er Mindre End Tanke
Den Krympende Proton: Partikel Er Mindre End Tanke

10 Ting Du Bør Vide Om Rachel Carson
10 Ting Du Bør Vide Om Rachel Carson

Fish Venom Unveiled: Toksiner Udviklet Mange Gange, Study Shows
Fish Venom Unveiled: Toksiner Udviklet Mange Gange, Study Shows

Fjernstyrede Helikoptere, Der Er Tilbagekaldt Af Midwest Trading Group
Fjernstyrede Helikoptere, Der Er Tilbagekaldt Af Midwest Trading Group

Hand Jive: High-Tech Glove Drejer Gange Til Musik
Hand Jive: High-Tech Glove Drejer Gange Til Musik


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com