Onderzoekers onderzoeken de 'donkere foton'-hypothese, stellen de hypothese van het standaardmodel ter discussie en krijgen een nieuw inzicht in donkere materie. Donkere materie maakt 84% van de materie in het universum uit, en een mondiaal team van wetenschappers heeft de complexe eigenschappen ervan diepgaand onderzocht. Hun onderzoek richt zich op ‘donkere fotonen’, theoretische deeltjes die het potentieel hebben om de kloof tussen ongrijpbare donkere materie en reguliere materie te overbruggen.
Een internationaal team van onderzoekers, onder leiding van experts van de Universiteit van Adelaide, heeft meer aanwijzingen ontdekt terwijl ze de aard van donkere materie onderzoeken. "Donkere materie maakt 84% uit van de materie in het universum, maar toch weten we er heel weinig over", zegt professor Anthony Thomas, ouder hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Adelaide. ‘Het bestaan van donkere materie is onomstotelijk aangetoond op basis van de zwaartekrachtsinteracties, maar ondanks de inspanningen van natuurkundigen over de hele wereld blijven de precieze eigenschappen ervan ongrijpbaar. De sleutel tot het begrijpen van dit mysterie kan liggen in donkere fotonen, die theoretisch massieve deeltjes zijn die mogelijk de poort vormen tussen de donkere zone van deeltjes en reguliere materie.’
Wij en onze fysieke wereld zijn gemaakt van gewone materie, maar er is veel minder gewone materie dan donkere materie: er is vijf keer zoveel donkere materie als gewone materie. Het vinden van meer informatie over donkere materie is een van de grootste uitdagingen waarmee natuurkundigen over de hele wereld worden geconfronteerd.
Donkere fotonen zijn hypothetische verborgen sectordeeltjes waarvan men denkt dat ze krachtdragers zijn, vergelijkbaar met elektromagnetische fotonen, maar mogelijk gerelateerd aan donkere materie. Wetenschappers, waaronder professor Thomas, lid van het Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics van de Australian Research Council (ARC), en collega's professor Martin White, dr. Xuangong Wang en Nicholas Hunter-Smith testen bestaande theorieën over donkere materie om meer aanwijzingen te krijgen over deze ongrijpbare maar belangrijke stof.
Professor Thomas zei: "In onze laatste studie hebben we de potentiële impact onderzocht die donkere fotonen kunnen hebben op een hele reeks experimentele resultaten van diepe inelastische verstrooiingsprocessen. Analyse van de bijproducten van botsingen van deeltjes die versneld zijn tot extreem hoge energieën biedt wetenschappers sterk bewijs van de structuur van de subatomaire wereld en haar natuurwetten. In de deeltjesfysica wordt diepe inelastische verstrooiing gebruikt om elektronen, muonen en neutronen te exploiteren. Trinos is de naam voor het proces in hadronen (vooral baryonen, zoals protonen en neutronen). We gebruikten het ultramoderne Jefferson Laboratory Angular Momentum (JAM) partondistributiefunctie-globale analyseraamwerk om de onderliggende theorie aan te passen om rekening te houden met de mogelijkheid van donkere fotonen. Ons werk laat zien dat de hypothese van donkere fotonen beter presteert dan de hypothese van het Standaardmodel met een significantie van 6,5 sigma, wat bewijs vormt voor de ontdekking van het deeltje.
Het onderzoeksteam, bestaande uit wetenschappers van de Universiteit van Adelaide en collega's van het Jefferson Laboratory in Virginia, VS, publiceerde hun bevindingen in de Journal of High Energy Physics.