Ciemny foton: koncepcja i ograniczenia

– Neutrina są naturalnym oknem do nowej fizyki – mówi w Radiu Naukowym dr hab. Sebastian Trojanowski, fizyk teoretyk związany z Narodowym Centrum Badań Jądrowych oraz Astrocent (CAMK PAN). To już brzmi dobrze, a kiedy dodamy do tego ciemną materię, robi się ekscytująco! Zdaniem gościa odcinka, to właśnie zmagania ze zrozumieniem natury neutrin i ciemnej materii sprawiają, że pojawia się potrzeba „wyjścia poza to, co już wiemy na temat cząstek mikroświata”. – Prawdopodobnie wyjaśnienie tych zagadek będzie się wiązało z wprowadzeniem nowych cząstek i nowych sił między nimi – dodaje fizyk.

***
Słuchasz nas regularnie? Wpapdnij na https://patronite.pl/radionaukowe
Nasze wydawnictwo: https://wydawnictworn.pl/ 
*** 
W odcinku krążymy właśnie wokół tych dwóch zagadnień. Zaczynamy od opowieści o dotychczasowych efektach eksperymentu FASER przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN. Dr hab. Trojanowski jest jednym z jego pomysłodawców, a o FASER rozmawialiśmy w RN już w 2022 roku (odcinek nr 104). – Były dwa cele eksperymentu. Jeden dotyczył poszukiwań nawet nie tyle ciemnej materii, co cząstek, które mogą pełnić rolę mediatora pomiędzy nami a ciemnym sektorem – opowiada fizyk. Te poszukiwania trwają, na razie wynik jest negatywny, czyli FASER już zdołał wykluczyć część scenariuszy. Drugi aspekt działania FASER-a związany był z neutrinami. Są widoki na to, że dzięki eksperymentowi uda się zaobserwować po raz pierwszy oddzielnie neutrina i antyneutrina taonowe. Byłoby to uzupełnienie wiedzy o swoistej „tablicy Mendelejewa” cząstek elementarnych.

A ciemna materia? Fizyk uważa, że najbardziej obiecujące są obserwacje kosmologiczne. – To jest trop, którym należy iść, żeby spróbować lepiej zrozumieć naturę ciemnej materii – ocenia. Być może w ciągu dekady okaże się, że to, jak rozumiemy ewolucję Wszechświata nie będzie przystawało do obserwacji. – Wtedy powiemy: mamy dane, potrzebujemy Nielsa Bohra kosmologii, który powie, jak je odpowiednio zinterpretować – snuje wizję. W odcinku dowiecie się też, czym jest „ciemny foton” (o ile istnieje), czy anihilacja jest smutna (moim zdaniem bardzo), jak wygląda praca fizyka-teoretyka, co tak naprawdę doświadczalnicy „przynoszą na biurko”. Solidny, ale jednocześnie lekki odcinek. Gorąco polecam! 


 ***
Dr hab. Sebastian Trojanowski to fizyk teoretyk, który w swojej pracy próbuje „dotknąć” niewidzialnych fundamentów rzeczywistości. Działa na styku fizyki cząstek elementarnych, kosmologii i astrofizyki, szukając odpowiedzi na pytania o naturę ciemnego sektora Wszechświata. Związany zawodowo z Narodowym Centrum Badań Jądrowych oraz centrum badawczym Astrocent (CAMK PAN). Jest jednym z czterech inicjatorów eksperymentu FASER przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN. To dzięki tej wizji po raz pierwszy w historii udało się zaobserwować neutrina w zderzaczu wysokoenergetycznym. Doświadczenie zdobywał w prestiżowych ośrodkach w USA (UC Irvine) i Wielkiej Brytanii (University of Sheffield). Laureat Nagrody Naukowej „Polityki” oraz międzynarodowego wyróżnienia Frontiers of Science Award (2025), obecnie kieruje grantem SONATA BIS.