Physiker suchen seit langem nach Dunkler Materie und neuen Möglichkeiten, verschiedene Kandidaten für diese Rolle direkt zu beobachten.
Mitarbeiter der Northwestern University und der Stanford UniversityUniversitäten sowie Fermilab haben kürzlich eine neue Methode vorgestellt, mit der nach dunklen Photonen im Megavolt gesucht werden kann. Es wurde in einem kleinen Test getestet, der Wissenschaftlern auch dabei half, neue Grenzwerte für dunkle Photonen aus dunkler Materie festzulegen.
Die Methode basiert auf der Verwendung von CaptureElektronen als High-Q-Resonatoren für die Detektion dunkler Photonen und dunkler Materie im Megavoltbereich. Die Haupthypothese lautet: Wenn ein dunkles Photon mit einer Energie von mehreren Megavolt in eine Falle mit einem schwebenden Elektron eintritt, wird das Elektron vom Grundzustand in den ersten angeregten Zustand der Zyklotronbewegung angeregt.
Ein dunkles Photon fliegt ein und versetzt das Elektron in einen höheren angeregten Zustand.
Bildnachweis: Harikrishnan Ramani
Aufgrund des fehlenden Hintergrunds, Einzelanregungein einzelnes eingefangenes Elektron kann genau bestimmt werden. Allerdings stellten die Wissenschaftler mehrere Tage lang keine Störungen fest. Daher legen sie eine Grenze für die Stärke des durchgelassenen dunklen Photonenfeldes fest. Die Wissenschaftler stützten sich auf theoretische Berechnungen der Effizienz, mit der ein dunkles Photon eine solche Anregung erzeugen könnte.
Um die Praktikabilität des Neuen zu demonstrierenMit dieser Methode konnten Wissenschaftler erste Messungen mit einem einzelnen Elektron durchführen. Der Test zeigte, dass ihre Strategie keine Hintergrundkenntnisse für die Suche erforderte, die etwas mehr als sieben Tage dauerte.
Die Forscher legten außerdem einen neuen Grenzwert für dunkle Materie für dunkle Photonen fest, und zwar bei 148 GHz (0,6 meV).
Die Studienergebnisse wurden in „Physical Review Letters“ veröffentlicht.
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