Από την έρευνα των σπάνιων αλληλεπιδράσεων μεταξύ σκοτεινών φωτονίων και κανονικής ύλης προκύπτουν περιορισμοί σχετικοί με τις ιδιότητες της υπερ-ελαφράς σκοτεινής ύλης.
Το σκοτεινό φωτόνιο είναι ένα υποθετικό σωματίδιο του σκοτεινού τομέα, ένα νέο είδος μποζονίων βαθμίδας, που μεσολαβούν στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης. Προτείνεται ως φορέας δύναμης δυνητικά συνδεδεμένης με την σκοτεινή ύλη, παρόμοιας με την ηλεκτρομαγνητική – φορέας της οποίας είναι το φωτόνιο του ηλεκτρομαγνητισμού.
Τα τελευταία χρόνια, οι φυσικοί έχουν αρχίσει να ενδιαφέρονται για την ιδέα της υπερ-ελαφράς σκοτεινής ύλης, σύμφωνα με την οποία η σκοτεινή ύλη συνίσταται από εξαιρετικά χαμηλής μάζας μποζόνια. Ένας τέτοιος υποψήφιος είναι το «σκοτεινό φωτόνιο», το οποίο υποτίθεται πως αλληλεπιδρά ασθενώς με την ύλη συνδεόμενο με κανονικά φωτόνια – μια διαδικασία που ονομάζεται κινητική ανάμειξη. Ο Haipeng An από το Πανεπιστήμιο Tsinghua στην Κίνα και οι συνεργάτες του υποστηρίζουν ότι είναι δυνατή η ανίχνευση σκοτεινών φωτονίων διαμέσου των αλληλεπιδράσεών τους με ελεύθερα ηλεκτρόνια στα ραδιοτηλεσκόπια. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το ραδιοτηλεσκόπιο FAST στην Κίνα, ο An και οι συνεργάτες του έθεσαν ένα ανώτατο όριο για την πιθανότητα τέτοιων αλληλεπιδράσεων.
Σε ραδιοτηλεσκόπια με σχήμα πιάτου όπως το FAST, τα εισερχόμενα ραδιοκύματα διεγείρουν τις ταλαντώσεις των ελεύθερων ηλεκτρονίων στο πιάτο, δημιουργώντας ένα ανακλώμενο σήμα που ανιχνεύεται από τον κεντρικό δέκτη του τηλεσκοπίου. Αν τα σκοτεινά φωτόνια αλληλεπιδράσουν με τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στο πιάτο διαμέσου κινητικής ανάμειξης, θα πρέπει να δημιουργούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα με συχνότητα που εξαρτάται από τη μάζα των σκοτεινών φωτονίων. Θεωρητικά, η υπογραφή αυτής της αλληλεπίδρασης θα πρέπει να είναι ανιχνεύσιμη και να περιλαμβάνεται μέσα στο συνολικό ραδιοσήμα που λαμβάνεται από το τηλεσκόπιο. Ο An και οι συνεργάτες του αναζήτησαν σημάδια κινητικής ανάμειξης μεταξύ των παρατηρήσεων που πραγματοποίησε το FAST στην περιοχή συχνοτήτων 1–1,5 GHz. Μη βρίσκοντας τέτοια υπογραφή, υπολογίζουν ότι η αδιάστατη τιμή ϵ, που ποσοτικοποιεί τον ρυθμό κινητικής ανάμειξης, δεν είναι μεγαλύτερος από 10−12.
Μαζί με την χρήση των υπαρχόντων δεδομένων από το FAST, οι ερευνητές εκτίμησαν την ευαισθησία ανίχνευσης σκοτεινών φωτονίων από τα ραδιοτηλεσκόπιο LOFAR και το υπό κατασκευή SKA στην Αυστραλία και τη Νότια Αφρική. Στη συνέχεια, σκοπεύουν να αναλύσουν δεδομένα από διαστημικά ραδιοτηλεσκόπια, τα οποία είναι περισσότερο ευαίσθητα σε σήματα που προκαλούνται από σκοτεινά φωτόνια σε χαμηλότερες συχνότητες από αυτές που εξετάζονται στα επίγεια ραδιοτηλεσκόπια.
διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες:
Detecting Dark Photons with Radio Telescopes – Direct detection of dark photon dark matter using radio telescopes
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
Το blog TEO O ΜΑΣΤΟΡΑΣ ουδεμία ευθύνη εκ του νόμου φέρει σχετικά σε άρθρα που αναδημοσιεύονται από διάφορα ιστολόγια. Δημοσιεύονται όλα για την δική σας ενημέρωση.