Старинный тест Кавендиша оказался в 3 раза чувствительнее ускорителей для поиска частиц
Клетка Фарадея, знакомая каждому по школьным опытам, может стать ловушкой для гипотетических миллизаряженных частиц (mCP). Физики из Fermilab, Стэнфордского университета и Университета Делавэра показали, что классический тест Кавендиша способен обнаружить эти частицы с чувствительностью, втрое превышающей возможности ускорителей. Об этом рассказывает издание Phys.org.
mCP — гипотетические частицы с зарядом, составляющим малую долю заряда электрона. Теоретики предсказали их существование десятилетия назад, но из-за крайне слабого взаимодействия с обычной материей они до сих пор ускользают от детекторов. Некоторые исследования предполагают, что mCP могут составлять небольшую долю темной материи, которая не излучает и не поглощает свет.
Тест Кавендиша — один из старейших точных экспериментов в физике, проверяющий закон Кулона. В его основе лежит большая клетка Фарадея — проводящая оболочка, которая экранирует внешние электрические поля. Если закон Кулона и закон Гаусса точны, внутри клетки поле отсутствует, но присутствие mCP может создать видимое нарушение этих законов.
Как объясняют авторы статьи в Physical Review Letters, mCP придают фотону плазменную массу, что приводит к экранированию и отклонениям от закона Гаусса. Если подавать на клетку колеблющиеся потенциалы, mCP будут проникать внутрь и создавать колеблющееся электрическое поле. Заряды Стандартной модели так не делают из-за работы выхода — клетка действует как сито, пропускающее только mCP.
Расчеты показывают, что тест Кавендиша будет более чем на три порядка величины по заряду чувствительнее существующих и будущих ускорительных экспериментов в диапазоне масс МэВ–ГэВ. Кроме того, он сможет зарегистрировать mCP, составляющие менее одной части на триллион всей темной материи. Команда уже работает над прототипом с группой Кента Ирвина из Стэнфорда и ожидает результаты через несколько лет.
