В то время, как ученые Европейской организации ядерных исследований CERN, используя Большой адронный коллайдер (БАК), сталкивают лучи протонов в надежде найти неуловимый бозон Хиггса, ученые, работающие с другим ускорителем занимаются поисками еще одной таинственной частицы. Ускоритель лаборатории Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility), разгоняет лучи электронов в поисках «темных» или «тяжелых» фотонов.

Обнаружение этих темных фотонов, как надеются ученые, станет тем ключом, который отопрет двери в «темный сектор» нашей Вселенной, туда, где предположительно находятся такие вещи, как темная материя и темная энергия.

Рис. 1. Вид на лабораторию с высоты птичьего полета.

Ускоритель лаборатории Джефферсона не может даже прикоснуться к тому уровню высоких энергий, которыми оперирует ускоритель БАК. Но от коллайдера этот ускоритель отличается очень высокой плотностью пучков частиц. И вместо того, что бы наращивать энергию столкновений, ученые лаборатории Джефферсона уходят в сторону «граничной интенсивности», где очень плотные лучи создают одновременно большое количество столкновений на низкой энергии. Именно так ученые ищут темный фотон, который, согласно многим теоретическим выкладкам, существует именно в диапазоне более низких энергий.

Рис. 2.

Согласно теоретическим данным, темные фотоны, в отличие от обычных фотонов, должны иметь массу покоя. И в отличие от обычных фотонов, внутри которых проявляются четыре фундаментальных силы, таких, как силы электромагнитных взаимодействий, имеет проявление еще одной силы неизведанного пока еще характера ( на языке так и вертится термин «темная сила», часто мелькающей в «Звездных войнах» -)) ).

Раскрытие тайны этой новой силы позволит ученым краешком глаза заглянуть в «темный сектор» и увидеть целый мир совершенно новых элементарных частиц.

Считается, что темный фотон нельзя обнаружить непосредственно с использованием научного оборудования, изготовленного из обычной материи. Но можно обнаружить следы его распада в момент, последующий за столкновением электрона и позитрона, античастицы, антипода электрона. 24 апреля этого года на ускорителе лаборатории Джефферсона начнется трехнедельный эксперимент, в ходе которого плотный луч разогнанных электронов будет бить в вольфрамовую мишень. Количество столкновений будет равно приблизительно 500 миллионов в секунду и в этой лавине ученые попытаются определить, какие именно частицы получаются в результате каждого столкновения.

Рис. 3.

В случае успеха данных исследований полученные результаты смогут открыть тайну темной материи, которая, как предполагается, составляет 85 процентов от общего количества материи нашей Вселенной.

Другими словами, обнаружение темного фотона станет «научным Эльдорадо» для ученых-теоретиков, которое может стать сильнейшим толчком для дальнейшего развития физики.