Portaler blandar eller kopplar ihop de mörka sektorspartiklarna med standardmodellens partiklar. Genom portalerna är det möjligt att utforska de mörka sektorspartiklarna med hjälp av standardmodellens partiklar. Portalerna spelar en grundläggande och kritisk roll i studiet av den mörka sektorns partiklar både teoretiskt och experimentellt. Kredit:IBS
Det var en gång, universum var bara en varm soppa av partiklar. På den tiden, tillsammans med synliga partiklar, andra partiklar för oss dolda eller mörka kan ha bildats. Miljarder år senare katalogiserade forskare 17 typer av synliga partiklar, med den senaste är Higgs-bosonen, skapa "Standardmodellen". Dock, de kämpar fortfarande för att upptäcka de dolda partiklarna, de som utgör universums mörka sektor.
Forskare vid Center for Theoretical Physics of the Universe, inom Institutet för grundläggande vetenskap (IBS) har föreslagit en hypotetisk portal som kopplar samman två möjliga mörka sektorpartiklar; deras forskning kan öppna ett nytt perspektiv på den skumma förståelsen av den mörka sektorn. Publicerad i Fysiska granskningsbrev , denna studie har implikationer i kosmologi och astropartikelfysik.
Fysiker har massor av idéer om hur dessa mörka sektorpartiklar kan se ut. En kandidat är axion, som är en mycket lätt partikel som kan lösa några teoretiska problem med standardmodellen. En annan kandidat är den mörka fotonen:En mycket lätt partikel som delar vissa egenskaper med en av partiklarna i standardmodellen, det är fotonen, beståndsdelen av synligt ljus. Dock, medan fotoner kopplas till den elektromagnetiska laddningen, mörka fotoner kopplas till den så kallade mörka laddningen, som kan bäras av andra mörka sektorspartiklar.
Fysiker tror att den mörka sektorn kommunicerar med standardmodellen, via portaler. Till exempel, en vektorportal skulle tillåta blandning mellan fotoner och mörka fotoner. Och, en axionportal förbinder axioner och fotoner. Det finns bara flera möjliga portaler fysiker har identifierat, och varje portal är ett viktigt verktyg i teoretiska och experimentella studier för att söka efter mörka sektorspartiklar. Ett team av IBS-forskare, antog att det fanns en ny portal som de kallade "den mörka axionportalen" som förbinder mörka fotoner och axioner.
Den nya tunga kvarken är en viktig komponent i många axionmodeller. Om denna partikel har både elektromagnetiska och mörka laddningar, en axion kan interagera med fotonen och den mörka fotonen samtidigt genom den tunga kvarken. Medan den aktuella axionsökningen av mörk materia är baserad på axion--foton--fotonkopplingen, den nya axion--foton--mörk fotonkoppling kan ge nya sökscheman för mörk materia. Kredit:IBS
Den centrala idén med den mörka axionportalen är baserad på observationen att nya tunga kvarkar också kan ha en mörk laddning som kopplas till den mörka fotonen. Genom de tunga kvarkarna, axion, foton, och mörk foton kan interagera med varandra.
IBS-forskare föreställer sig att den mörka axionportalen kan ge idéer till nya experiment. Än så länge, axionsökningen har utförts med endast axionportalen, som kopplar axionen till ett par fotoner (axion—foton—fotonkoppling). Liknande, sökningen efter mörka foton har utförts med en annan portal, nämligen en vektorportal, vilket tillåter en liten blandning mellan den mörka fotonen och fotonen. Den mörka axionportalen skulle kunna länka de två:"Den mörka axionportalen föreslår den första meningsfulla kopplingen mellan de två fysikerna, som har studerats separat:Det förbinder prickarna. Detta kommer att möjliggöra omtolkning av tidigare data, och potentiellt göra ett genombrott i sökningar av axion och mörka foton, " förklarar LEE Hye-Sung, motsvarande författare till tidningen.
