Ett av fysikens största pussel är att 85 procent av materia i vårt universum är "mörkt":det interagerar inte med fotonerna av den konventionella elektromagnetiska kraften och är därför osynlig för våra ögon och teleskop. Även om den mörka materiens sammansättning och ursprung är ett mysterium, vi vet att det existerar eftersom astronomer observerar dess dragkraft på vanligt synligt material som stjärnor och galaxer.

Vissa teorier tyder på att förutom tyngdkraften, mörka materiepartiklar kan interagera med synlig materia genom en ny kraft, som hittills har undgått upptäckten. Precis som den elektromagnetiska kraften bärs av fotonen, denna mörka kraft antas överföras av en partikel som kallas "mörk" foton som förutspås fungera som en medlare mellan synlig och mörk materia.

"För att använda en metafor, en annars omöjlig dialog mellan två personer som inte talar samma språk (synlig och mörk materia) kan aktiveras av en medlare (den mörka fotonen), som förstår ett språk och talar det andra, "förklarar Sergei Gninenko, talesperson för NA64 -samarbetet.

CERNs NA64-experiment letar efter signaturer av denna synliga-mörka interaktion med hjälp av ett enkelt men kraftfullt fysikkoncept:bevarande av energi. En elektronstråle, vars initialenergi är mycket exakt känd, riktar sig till en detektor. Interaktioner mellan inkommande elektroner och atomkärnor i detektorn producerar synliga fotoner. Energin för dessa fotoner mäts och den ska vara ekvivalent med elektronernas. Dock, om de mörka fotonerna finns, de kommer att fly från detektorn och bära bort en stor bråkdel av den initiala elektronenergin.

Därför, den mörka fotonens signatur är en händelse registrerad i detektorn med en stor mängd "saknad energi" som inte kan hänföras till en process som endast involverar vanliga partiklar, vilket ger en stark antydan om den mörka fotonens existens.

Om det bekräftas, existensen av den mörka fotonen skulle representera ett genombrott i vår förståelse av det långvariga mysteriet om mörk materia.