Как полагает современная физика, 85% массы Вселенной занимает тёмная материя – гипотетическая форма материи, почти не взаимодействующая с электромагнитным излучением и не испускающая его, а потому – невидимая для визуального наблюдения. И сегодня многие страны работают над способами её поиска.
Китайцы планируют запустить специальный спутник для поиска тёмной материи, а вот в Европейской организации ядерных исследований (CERN) готовят новый эксперимент NA64, который, возможно, докажет существование тёмной материи. В основе эксперимента лежат теории о том, что темная материя, помимо своей гравитации, может воздействовать на обычную материю через некоторый новый вид фундаментальных сил, который пока еще неизвестен ученым. По аналогии с фотоном света, который является одновременно и частицей, и квантом электромагнитного излучения, должен существовать носитель этих неизвестных сил, так называемый «темный фотон», который может выступать в роли «посредника» при взаимодействии обычной и темной материи.
Если говорить проще, «тёмный фотон» можно сравнить с переводчиком между двумя носителями разных языков или языком-посредником.
Сам эксперимент же основан на том, что есть закон сохранения энергии – один из базовых постулатов физики. Луч электронов, разогнанных строго до определенного энергетического уровня, нацелен на поверхность датчика. При столкновении возникают фотоны света и производятся измерения энергии этих фотонов. Согласно закону сохранения, энергия фотонов должна равняться энергии электронов, но, если это будет не так, это будет означать, что часть энергии перешла к тёмным фотонам, что и станет доказательством их существования.
Проще говоря, если детектор зафиксирует утечку энергии, которую нельзя будет объяснить процессами взаимодействия обычных частиц, это будет свидетельствовать о существовании тёмных фотонов, что потенциально станет основой новой физики.