На фоне других экспериментов, таких как LHC, фокусирующихся на высокоэнергетических столкновениях протонов, NA62 использует подход с высокой интенсивностью. Ежегодно детектор обрабатывает квинтиллионы протонов, создавая благоприятные условия для поиска частиц, взаимодействие которых с обычной материей практически незаметно. Кроме того, NA62 имеет уникальную инфраструктуру: длина линии пучка составляет более 80 метров, что позволяет регистрировать сигналы частиц, существование которых предсказывает теоретическая физика, но которые до сих пор не удалось обнаружить.
Тёмные фотоны теоретически могут связываться с обычными фотонами, но их взаимодействие настолько слабое, что объясняет трудности их обнаружения. При определённых условиях они могут распадаться на лептонные пары, такие как электроны или мюоны, что и пытаются отследить исследователи NA62. Детектор оснащён точными системами отслеживания, синхронизации и идентификации частиц, что позволяет исключить посторонние шумы и увеличить точность данных.
Задачей учёных было исследовать чувствительность детектора NA62 к распадам тёмных фотонов. Научная группа NA62 в 2021 году собрала и проанализировала значительную выборку данных, содержащую 1,4×10^17 протонов, чтобы выявить возможные сигналы этих частиц.
NA62 — эксперимент по изучению редких распадов каонов, однако его система также поддерживает так называемый "режим сброса". В этом режиме детектор может удалять мишень, используемую для изучения каонов, и направлять пучок протонов на поглотитель. Этот подход позволяет увеличить интенсивность протонного пучка и создать уникальные условия для поиска частиц в скрытых секторах светового спектра.
После анализа данных, учёные пришли к выводу, что прямых доказательств существования тёмных фотонов пока нет. Однако исследование позволило исключить определённые параметры массы и силы взаимодействия для этих гипотетических частиц. Также результаты могут быть пересмотрены в рамках альтернативных моделей, например, для поиска аксионоподобных частиц, которые также являются кандидатами на роль носителей тёмной материи.
Хотя тёмные фотоны не были обнаружены, полученные результаты помогут оптимизировать дальнейшие поиски этих частиц. Учёные из коллаборации NA62 планируют объединить результаты текущих исследований с анализом адронных конечных состояний, что расширит охват экспериментов.
Помимо тёмных фотонов, NA62 может использоваться для поиска других частиц, таких как тяжёлые нейтральные лептоны (HNL). Эти частицы могут ответить на несколько ключевых вопросов в физике и космологии, включая происхождение масс нейтрино и асимметрию материи и антиматерии во Вселенной.