Fotón oscuro

El fotón oscuro es un hipotético bosón masivo acoplado al fotón del electromagnetismo[1]​ predicho por muchas[¿cuál?][¿cuántos?] extensiones al modelo estándar.[1]​ Es candidato a la materia oscura.

Actualmente los experimentos NA64 del CERN[2]​ y DarkLight en el MIT está en búsqueda de esta partícula.

Se creé que también podría el fotón oscuro tener sus longitudes de onda como un fotón ordinario.

Introducción

El modelo más sencillo para explicar la materia oscura —el modelo WIMP— adolece de varios problemas que han impedido su consenso en la comunidad científica. El más sobresaliente es la falta de detección de tales partículas, a pesar de que los inicios de los esfuerzos para lograr esta evidencia datan de 1990.

Ante estas deficiencias, se han considerado modelos más complejos de materia oscura. Uno que considere más partículas y nuevas interacciones entre ellas, la fuerza oscura. El mediador de dichas interacciones sería un fotón oscuro.[3]​

Esta nueva fuerza oscura está motivada por cuatro anomalías astrofísicas observadas, a saber:

  • La "niebla" observada por el satélite WMAP
  • El exceso de energía de los positrones de los rayos cósmicos observados en los experimentos PAMELA, Atic, FERMI, HESS[4]​
  • El exceso en 511 keV observado por el satélite INTEGRAL[5]​
  • La influencia gravitacional fuera del campo gravitatorio en un cuerpo de materia ordinaria

Potenciales confirmaciones

Anomalía 8Be

Científicos húngaros[6]​ reinvestigaron anomalías observadas previamente en la emisión electrón-positrón en la transición del berilio-8.[7]​ El experimento consistió en un haz de protones imadiados sobre láminas de LiF2 y LiO2. La discrepancia entre la teoría y los resultados experimentales es significativa y puede ser descrita asumiendo la creación y desintegración de un bosón.[8]​ Publicaron un artículo en la Physical Review Letters exponiendo la posible evidencia de una nueva fuerza fundamental con simetría U(1). El bosón mediador sería un fotón oscuro,[9]​ una partícula de luz 30 veces más pesada que el electrón.[10]​ Sin embargo, un trabajo de la Universidad de California en Irvine demuestra que en lugar de un fotón oscuro sería un bosón de Higgs protofóbico.[10]​

Experimento NA64

Este experimento consiste emitir un haz de electrones sobre un detector. Las interacciones de estas partículas con los núcleos atómicos en el detector producen fotones visibles. Por el principio de conservación de la energía, la propia de los electrones incidentes debe ser igual a la de los fotones emitidos. La discrepancia entre estas dos medidas ponen en evidencia la existencia de fotones oscuros que llevan la energía faltante.[11]​

Experimento DarkLight

El experimento DarkLight, acrónimo para "Detecting A Resonance Kinematically with eLectrons Incident on Gaseous Hydrogen Target", se está llevando a cabo en las instalaciones del Jefferson Lab, Virginia, Estados Unidos. Utiliza un haz intenso de electrones en la búsqueda de un fotón pesado, A' mediante la búsqueda de una resonancia a la masa del A' en el espectro de masa invariante del electrón-positrón.[12]​

Referencias

  1. ↑ a b «La masa del fotón oscuro y la materia oscura | Ciencia». La Ciencia de la Mula Francis. 31 de diciembre de 2013. Consultado el 2 de marzo de 2017. 
  2. ↑ «A la caza del fotón oscuro». www.europapress.es. Consultado el 2 de marzo de 2017. 
  3. ↑ Dobrescu, Bogdan (Septiembre de 2015). «Materia Oscura Compleja». Investigación y Ciencia (468). ISSN 0210-136X. 
  4. ↑ emulenews (1 de mayo de 2010). «La materia oscura galáctica no puede explicar las observaciones de PAMELA, ATIC, Fermi y HESS». Francis (th)E mule Science's News. Consultado el 9 de marzo de 2017. 
  5. ↑ «511 keV Positron/Electron Annihilation Ray Line». Consultado el 9 de marzo de 2017. 
  6. ↑ A. J. Krasznahorkay, M. Csatlós, L. Csige, Z. Gácsi, J. Gulyás, M. Hunyadi, I. Kuti, B. M. Nyakó, L. Stuhl, J. Timár, T. G. Tornyi, Zs. Vajta, T. J. Ketel, and A. Krasznahorkay
  7. ↑ Krasznahorkay, A. J. (1 de enero de 2016). «Observation of Anomalous Internal Pair Creation in». Physical Review Letters 116 (4). doi:10.1103/PhysRevLett.116.042501. Consultado el 3 de marzo de 2017. «In the present work, we reinvestigated the anomalies observed previously in the internal pair creation of iso- vector (17.6 MeV) and isoscalar (18.15 MeV) M1 transitions in 8Be». 
  8. ↑ Krasznahorkay, A. J. (1 de enero de 2016). «Observation of Anomalous Internal Pair Creation in». Physical Review Letters 116 (4). doi:10.1103/PhysRevLett.116.042501. Consultado el 3 de marzo de 2017. «The deviation between the experimental and theoretical angular correlations is significant and can be described by assuming the creation and subsequent decay of a Jπ =1+ boson with mass m0c2=16.70+-0.35(stat)+-0.5(syst)MeV». 
  9. ↑ «Primeros indicios de una nueva fuerza fundamental | Ciencia | La Ciencia de la Mula Francis». La Ciencia de la Mula Francis. Consultado el 2 de marzo de 2017. 
  10. ↑ a b Parra, Sergio (16 de agosto de 2016). «¿Más cerca de entender qué es la materia oscura?». Consultado el 5 de marzo de 2017. 
  11. ↑ «NA64 hunts the mysterious dark photon | CERN». home.cern (en inglés). Consultado el 5 de marzo de 2017. 
  12. ↑ «DarkLight Home Page». dmtpc.mit.edu. Archivado desde el original el 5 de noviembre de 2013. Consultado el 2 de marzo de 2017. «Using an intense electron beam at the free electron laser (FEL) facility at Jefferson Lab in Virginia, USA, the experiment will attempt to observe a "heavy photon", the A′ (pronounced "A-prime"), by looking for a resonance peak at the A′ mass in the electron-positron invariant mass spectrum.» 

Bibliografía Adicional

Enlaces externos

Particle Data Group Archivado el 14 de abril de 2016 en Wayback Machine.

Has a Hungarian physics lab found a fifth force of nature?

Physicists hunt for dark forces

Sitio web del experimento DarkLight Archivado el 5 de noviembre de 2013 en Wayback Machine.

Sitio web del experimento NA64

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