Les portails mélangent ou connectent les particules du secteur sombre avec les particules du modèle standard. Grâce aux portails, il est possible d'explorer les particules du secteur sombre en utilisant les particules du modèle standard. Les portails jouent un rôle fondamental et critique dans l'étude des particules du secteur noir à la fois théoriquement et expérimentalement. Crédit :IBS
Il était une fois, l'Univers n'était qu'une soupe chaude de particules. A cette époque-là, avec des particules visibles, d'autres particules cachées ou sombres pourraient s'être formées. Des milliards d'années plus tard, les scientifiques ont catalogué 17 types de particules visibles, le plus récent étant le boson de Higgs, créer le « modèle standard ». Cependant, ils ont encore du mal à détecter les particules cachées, ceux qui constituent le secteur obscur de l'Univers.
Scientifiques du Centre de physique théorique de l'univers, au sein de l'Institute for Basic Science (IBS) ont proposé un portail hypothétique qui relie deux particules possibles du secteur noir; leurs recherches pourraient ouvrir une nouvelle perspective sur la compréhension obscure du secteur obscur. Publié dans Lettres d'examen physique , cette étude a des implications en cosmologie et en physique des astroparticules.
Les physiciens ont beaucoup d'idées sur ce à quoi pourraient ressembler ces particules du secteur sombre. Un candidat est l'axion, qui est une particule très légère qui peut résoudre certains problèmes théoriques du modèle standard. Un autre candidat est le photon sombre :une particule très légère qui partage certaines propriétés avec l'une des particules du modèle standard, c'est le photon, le constituant de la lumière visible. Cependant, tandis que les photons se couplent à la charge électromagnétique, couple de photons sombres à la charge dite sombre, qui pourraient être portées par d'autres particules du secteur sombre.
Les physiciens pensent que le secteur obscur communique avec le modèle standard, via des portails. Par exemple, un portail vectoriel permettrait le mélange entre photons et photons sombres. Et, un portail d'axions relie les axions et les photons. Il n'y a que plusieurs portails possibles que les physiciens ont identifiés, et chaque portail est un outil majeur dans les études théoriques et expérimentales de recherche de particules du secteur noir. Une équipe de scientifiques de l'IBS, ont émis l'hypothèse de l'existence d'un nouveau portail qu'ils ont nommé le "portail de l'axion noir" qui relie les photons et les axions sombres.
Le nouveau quark lourd est un composant essentiel de nombreux modèles d'axions. Si cette particule a à la fois des charges électromagnétiques et noires, un axion peut interagir simultanément avec le photon et le photon sombre via le quark lourd. Alors que la recherche actuelle de matière noire axion est basée sur le couplage axion-photon-photon, le nouveau couplage axion-photon-photon noir peut fournir de nouveaux schémas de recherche de la matière noire. Crédit :IBS
L'idée centrale du portail de l'axion noir est basée sur l'observation que les nouveaux quarks lourds peuvent également avoir une charge noire qui se couple au photon noir. A travers les quarks lourds, axion, photon, et le photon noir peuvent interagir les uns avec les autres.
Les scientifiques d'IBS imaginent que le portail axion noir pourrait apporter des idées pour de nouvelles expériences. Jusque là, la recherche axion a été effectuée en utilisant uniquement le portail axion, qui relie l'axion à une paire de photons (couplage axion-photon-photon). De la même manière, la recherche de photons noirs a été effectuée à l'aide d'un portail différent, à savoir un portail vectoriel, ce qui permet un petit mélange entre le photon sombre et le photon. Le portail axion noir pourrait lier les deux :"Le portail axion noir suggère la première connexion significative entre les deux physiques, qui ont été étudiés séparément :Il relie les points. Cela permettra de réinterpréter les données précédentes, et potentiellement faire une percée dans les recherches d'axions et de photons noirs, " explique LEE Hye-Sung, auteur correspondant de l'article.
