Natuurkundigen zijn al lang op zoek naar donkere materie en naar nieuwe manieren om verschillende kandidaten voor de rol direct te observeren.
Medewerkers van Northwestern en Stanford Universityuniversiteiten, evenals Fermilab, presenteerden onlangs een nieuwe methode waarmee kan worden gezocht naar donkere fotonen in megavolt. Het werd getest in een kleine test die wetenschappers ook hielp nieuwe grenzen te stellen aan donkere materie-donkere fotonen.
De methode is gebaseerd op het gebruik van gevangenelektronen als high-Q-resonatoren voor detectie van donkere fotonen in het megavoltbereik. De belangrijkste hypothese is dat als een donker foton met een energie van enkele megavolts in een val met een zwevend elektron terechtkomt, het elektron wordt geëxciteerd van de grondtoestand naar de eerste aangeslagen toestand van de cyclotronbeweging.
Een donker foton vliegt naar binnen en brengt het elektron naar een hogere aangeslagen toestand.
Krediet: Harikrishnan Ramani
Door het ontbreken van achtergrond, enkele excitatieeen enkel gevangen elektron kan nauwkeurig worden bepaald. Wetenschappers zagen echter al een aantal dagen geen verstoringen. Daarom stelden ze een limiet aan de sterkte van het uitgezonden donkere fotonenveld. De wetenschappers vertrouwden op theoretische berekeningen van de efficiëntie waarmee een donker foton zo'n excitatie kon produceren.
Om de bruikbaarheid van het nieuwe te demonstrerenmethode gebruikten wetenschappers het om initiële metingen te verkrijgen met behulp van een enkel elektron. Uit de test bleek dat hun strategie geen achtergrondinformatie vereiste voor de zoektocht, die iets meer dan zeven dagen duurde.
De onderzoekers stelden ook een nieuwe donkere materielimiet voor donkere fotonen vast, specifiek op 148 GHz (0,6 meV).
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Physical Review Letters.
Lees verder:
De kern van de aarde draait binnenkort in een andere richting
Een gigantische zonnevlek draait zich naar de aarde. Het is met het blote oog te zien
10 seconden dichter bij het einde van de wereld: wat gebeurt er als de Doomsday Clock slaat?