โดย เมเรดิธ โฟร์ เผยแพร่เมื่อ 21 เมษายน 2018
การวัดค่าเว็บตรงคงที่ทางกายภาพพื้นฐานแบบใหม่ที่ดูเป็นธรรมชาติเป็นพิเศษจนถึงขณะนี้ยังไม่พบคําใบ้ของอนุภาคลึกลับที่เรียกว่าโฟตอนมืด.หากมีอยู่จริงฝาแฝดเงาสมมุติฐานของอนุภาคแสงธรรมดาเหล่านี้จะเป็นวิธีหนึ่งในการอธิบายการมีอยู่ของสสารมืดซึ่งเป็นรูปแบบลึกลับของสสารที่ไม่เปล่งแสง แต่ออกแรงดึงแรงโน้มถ่วง
แต่การวัดที่แม่นยําที่สุดเท่าที่เคยมีมาของค่าคงที่ของโครงสร้างละเอียด — ซึ่งกําหนดว่าอิเล็กตรอน
และโฟตอนมีปฏิสัมพันธ์กันมากน้อยเพียงใด, หรือ “คู่” — ได้ขจัดความเป็นไปได้ของโฟตอนสีเข้มในมวลและความแรงของการมีเพศสัมพันธ์ที่หลากหลาย. หากมีอยู่พวกเขาจะต้องหนักกว่าที่คาดการณ์ไว้ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์เขียนในเอกสารใหม่อธิบายงาน”การวัดของเราออกกฎโฟตอนมืดเหล่านี้อย่างมาก,”มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย, นักฟิสิกส์เบิร์กลีย์ Holger Müller, หนึ่งในผู้เขียนร่วมของบทความใหม่กล่าวว่า.โดยการผสมกับโฟตอนปกติ, โฟตอนสีเข้มสามารถตรวจพบในทางทฤษฎีได้, เพราะการผสมจะมีผลต่อค่าคงที่ของโครงสร้างที่ดี. แต่ในการวัดค่าคงที่ใหม่ที่แน่นอนนี้, หลักฐานของโฟตอนมืดไม่พบที่ไหนเลย.
การวัดค่าคงที่ของโครงสร้างละเอียด
นักฟิสิกส์ใช้แบบจําลองมาตรฐาน, ซึ่งอธิบายฟิสิกส์ของอนุภาคย่อยอะตอม เช่น อิเล็กตรอนและโฟตอน, เพื่อทํานายค่าของค่าคงที่ของโครงสร้างละเอียด. อย่างไรก็ตามก่อนอื่นพวกเขาจําเป็นต้องรู้คุณสมบัติทางกายภาพของอิเล็กตรอน: ช่วงเวลาแม่เหล็กของมัน การวัดค่าคงที่ก่อนหน้านี้ใช้การทํานายทางอ้อมโดยการรวมการคาดการณ์แบบจําลองมาตรฐานเข้ากับการทดลองที่วัดโมเมนต์แม่เหล็กนี้ การศึกษาใหม่ใช้แนวทางที่ตรงมากขึ้น
ในการทําเช่นนี้นักวิจัยได้สร้าง “น้ําพุปรมาณู” ขนาดเล็กของอะตอมซีเซียม อะตอมถูกปล่อยขึ้นด้านบนในลําธารเดียวและจากนั้นก็ถูกตีด้วยเลเซอร์เพื่อบังคับให้พวกมันเข้าสู่การซ้อนทับควอนตัมซึ่งอะตอมของซีเซียมแต่ละอะตอมอยู่ในสองแห่งในเวลาเดียวกัน สิ่งนี้ทําให้ลําธารสองสายซึ่งขัดแย้งกันซึ่งทําจากอะตอมเดียวกัน เมื่อทั้งสองลําธารของอะตอมซีเซียมถูกรวมเข้าด้วยกันใหม่, อะตอมรบกวนตัวเองในทางที่ถูกต้องสําหรับนักวิทยาศาสตร์ในการคํานวณความเร็วของอะตอมเมื่อพวกมันถูกโฟตอนในเลเซอร์ชน. เนื่องจากความเร็วเผยให้เห็นว่าอะตอมเหล่านี้ถูกโจมตีด้วยแรงมากแค่ไหนและด้วยเหตุนี้โฟตอนและอิเล็กตรอน “คู่” ที่รุนแรงเพียงใดค่าคงที่ของโครงสร้างที่ดีสามารถคํานวณได้แม่นยําที่ไม่มีใครเทียบได้นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 13 เมษายนในวารสาร Science [ควาร์กและมูนแปลก ๆ โอ้ย! อนุภาคที่เล็กที่สุดของธรรมชาติผ่า]
แต่สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับโฟตอนสีเข้มอย่างไร?
โฟตอนมืดถ้าโฟตอนมืดมีอยู่, มันจะเป็นพาหะของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า, เช่นโฟตอน. แต่แทนที่จะทํางานระหว่างอนุภาคที่มีประจุของสสารปกติ, เหมือนโฟตอน, โฟตอนมืดจะเปิดใช้งานปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอนุภาคของสสารมืด. [สมการที่สวยที่สุดในโลก]
โฟตอนสีเข้มไม่พอดีกับรุ่นมาตรฐาน. ดังนั้นหากมีอยู่จริงการวัดในชีวิตจริงจะไม่ตรงกับการคาดการณ์ของแบบจําลองมาตรฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวัดค่าคงที่โครงสร้างแบบละเอียดโดยตรงควรแตกต่างจากค่าก่อนหน้าที่ได้จากการวัดทางอ้อมและแบบจําลองมาตรฐาน Müller กล่าว
การวิจัยใหม่พบค่าที่แตกต่างจากค่าคงที่ของโครงสร้างละเอียดมากกว่าที่ Standard Model คาดการณ์ไว้, ซึ่งอาจบ่งบอกว่ามีโฟตอนสีเข้มอยู่. แต่มีการจับ
ความขัดแย้งที่พวกเขาพบ “อยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับสิ่งที่คุณคาดหวังหากโฟตอนมืดมีอยู่จริง” Müller บอกกับ Live Science “มันเป็นความขัดแย้ง แต่มันผิดวิธี”
อย่างไรก็ตาม, ยังมีเส้นทางหลบหนีที่แคบ, ซึ่งโฟตอนมืดตามทฤษฎีสามารถหลบหนีถังขยะของทฤษฎีฟิสิกส์ที่ถูกทิ้งร้างได้. สาขาฟิสิกส์อนุภาคมีมาตรฐานทั่วไปสําหรับการวัดความสําคัญของผลลัพธ์: โดยทั่วไปผลลัพธ์ที่มีนัยสําคัญอย่างแท้จริงมีความน่าจะเป็นน้อยกว่า 1-in-3.5 ล้านของการเป็นเนื่องจากโอกาสแบบสุ่มซึ่งเป็นระดับความสําคัญ “5-sigma” ในกรณีนี้ ความแตกต่างระหว่างการวัดนี้กับการวัดที่แม่นยําที่สุดก่อนหน้านี้เป็นเพียงระดับความสําคัญ “2.5-sigma” หรือความน่าจะเป็น 1-in-200 ที่เกิดจากโอกาสแบบสุ่ม ซึ่งมีโอกาสมากเกินไปที่จะเป็นไปตามมาตรฐานของสนาม
”มันไกลเกินไปที่จะเรียกมันว่าข้อตกลง แต่ไม่ไกลพอที่จะเรียกมันว่าความขัดแย้งที่สําคัญ” มึลเลอร์กล่าว โดยเรียกมันว่า “เกือบเป็นพื้นที่สีเทา”แต่ณ จุดนี้มันอาจจะไม่สําคัญ หากการวัดเห็นด้วย, ที่จํากัดความเป็นไปได้อย่างรุนแรงสําหรับโฟตอนมืด. หากการวัดไม่เห็นด้วยความขัดแย้งก็อยู่ในทิศทางที่ผิด – และนั่น Müller กล่าวว่าก็เป็นหลักฐานที่ทรงพลังต่อพวกเขาเช่นกันเว็บตรง
