Detekce projevů temných fotonů radioteleskopem FAST. Kredit: Xinhua

Pokud existují nějaké částice temné hmoty, pokud to jsou ultralehké částice, pokud to jsou konkrétně temné fotony a pokud tyto temné fotony vypadají a chovají se tak, jak předpokládáme, mohli bychom je detekovat pomocí dnešních radioteleskopů?

Prostor pro existenci temných fotonů se neustále zmenšuje. Kredit: Cohare9, Wikimedia Commons.

Touto možností se zabýval tým čínských odborníků, kteří hledají alternativní cesty k odhalení temné hmoty. Nic moc jiného fyzikům vlastně nezbývá, dosavadní snahy vycházejí zcela naprázdno. Čínský tým vychází z předpokladů nebo přesněji řečeno z celé série mnoha na sebe navazujících předpokladů, které musejí všechny platit – že temnou hmotu tvoří temné fotony, které mohou způsobit excitaci volných elektronů, a tím vytvořit běžné fotony.

Prostor pro existenci temných fotonů se neustále zmenšuje. Kredit: Cohare9, Wikimedia Commons.

Badatelé se touto myšlenkou zabývali již dříve, zavrhli jí, ale nedávno se k ní opět vrátili, protože dostali nové nápady. V tuto chvíli jsou přesvědčeni, že by pohyblivé přijímače v radioteleskopech, které by detekovali elektromagnetické signály v různých pozicích mohly umožnit detekci signálu vytvářeného zmíněným působením temných fotonů.

Když to propočítali, vyšlo jim, že například čínský radioteleskop FAST, tedy zařízení s momentálně největším „talířem“ antény na světě, by měl spolehlivě dokázat rozlišit signál pocházející od temných fotonů od klasického mikrovlnného reliktního záření (CMB). Opět je ale nutné dodat, že to platí jen tehdy, pokud parametry temných fotonů odpovídají našim představám. A samozřejmě pokud vůbec existují.

Badatelé každopádně dospěli k závěru, že je v zásadě možné detekovat temné fotony pomocí radioteleskopů, podobně jako detekujeme reliktní záření. Výsledky čínského týmu bude v budoucnu možné použít jako teoretický základ pro pátrání po temných fotonech s radioteleskopy. Už se plánují analýzy dat soustav radioteleskopů LOFAR a MeerKAT. Mohlo by vzniknout celé nové odvětví radioastronomie. Podobný postup je přitom možné využít i v případě, pokud temnou hmotu tvoří jiné ultralehké částice, dnes rovněž považované za slibné – axiony.

Video: Are Dark Photons real? - Ask a Spaceman!

Literatura

Phys.org 18. 5. 2023.

Physical Review Letters 130: 181001.