Er was eens, het heelal was slechts een hete soep van deeltjes. In die dagen, samen met zichtbare deeltjes, andere deeltjes voor ons verborgen of donker zouden kunnen zijn gevormd. Miljarden jaren later catalogiseerden wetenschappers 17 soorten zichtbare deeltjes, met als meest recente het Higgs-deeltje, het maken van het 'Standaardmodel'. Echter, ze worstelen nog steeds om de verborgen deeltjes te detecteren, degenen die de donkere sector van het heelal vormen.

Wetenschappers van het Centrum voor Theoretische Fysica van het Heelal, binnen het Institute for Basic Science (IBS) hebben een hypothetisch portaal voorgesteld dat twee mogelijke donkere sectordeeltjes verbindt; hun onderzoek zou een nieuw perspectief kunnen openen op het duistere begrip van de donkere sector. Gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , deze studie heeft implicaties in de kosmologie en astrodeeltjesfysica.

Natuurkundigen hebben genoeg ideeën over hoe deze donkere sectordeeltjes eruit zouden kunnen zien. Een kandidaat is de axion, dat is een heel licht deeltje dat enkele theoretische problemen van het standaardmodel kan oplossen. Een andere kandidaat is het donkere foton:een heel licht deeltje dat enkele eigenschappen deelt met een van de deeltjes van het standaardmodel, dat is het foton, het bestanddeel van zichtbaar licht. Echter, terwijl fotonen zich koppelen aan de elektromagnetische lading, donkere fotonen koppelen aan de zogenaamde donkere lading, die zouden kunnen worden gedragen door andere donkere sectordeeltjes.

Natuurkundigen geloven dat de donkere sector communiceert met het standaardmodel, via portalen. Bijvoorbeeld, een vectorportaal zou de vermenging tussen fotonen en donkere fotonen mogelijk maken. En, een axionportaal verbindt axionen en fotonen. Er zijn slechts enkele mogelijke portalen die natuurkundigen hebben geïdentificeerd, en elk portaal is een belangrijk hulpmiddel in theoretische en experimentele studies bij het zoeken naar donkere sectordeeltjes. Een team van IBS-wetenschappers, veronderstelden het bestaan ​​van een nieuw portaal dat ze het "donkere axion-portaal" noemden dat donkere fotonen en axions met elkaar verbindt.

Het centrale idee van het donkere axionportaal is gebaseerd op de waarneming dat nieuwe zware quarks ook een donkere lading kunnen hebben die zich aan het donkere foton koppelt. Door de zware quarks, axion, foton, en donker foton kunnen met elkaar interageren.

IBS-wetenschappers stellen zich voor dat het donkere axion-portaal ideeën voor nieuwe experimenten zou kunnen opleveren. Tot dusver, de axion-zoekopdracht is uitgevoerd met alleen het axion-portaal, die het axion verbindt met een paar fotonen (axion-photon-photon-koppeling). evenzo, het zoeken naar donkere fotonen is uitgevoerd met een ander portaal, namelijk een vectorportaal, waardoor een kleine vermenging tussen het donkere foton en het foton mogelijk is. Het donkere axion-portaal zou de twee kunnen verbinden:"Het donkere axion-portaal suggereert de eerste betekenisvolle verbinding tussen de twee fysica, die afzonderlijk zijn bestudeerd:het verbindt de punten. Dit maakt herinterpretatie van de eerdere gegevens mogelijk, en mogelijk een doorbraak maken in het zoeken naar axion en donkere fotonen, " legt LEE Hye-Sung uit, corresponderende auteur van het artikel.