C'era una volta, l'Universo era solo una zuppa calda di particelle. In quei giorni, insieme a particelle visibili, potrebbero essersi formate altre particelle a noi nascoste o oscure. Miliardi di anni dopo gli scienziati hanno catalogato 17 tipi di particelle visibili, il più recente è il bosone di Higgs, creando il 'Modello Standard'. Però, stanno ancora lottando per rilevare le particelle nascoste, quelli che costituiscono il settore oscuro dell'Universo.

Scienziati del Centro di Fisica Teorica dell'Universo, all'interno dell'Institute for Basic Science (IBS) hanno proposto un ipotetico portale che collega due possibili particelle del settore oscuro; la loro ricerca potrebbe aprire una nuova prospettiva nella torbida comprensione del settore oscuro. Pubblicato in Lettere di revisione fisica , questo studio ha implicazioni in cosmologia e fisica delle astroparticelle.

I fisici hanno molte idee su come potrebbero apparire queste particelle del settore oscuro. Un candidato è l'assione, che è una particella molto leggera che può risolvere alcuni problemi teorici del Modello Standard. Un altro candidato è il fotone oscuro:una particella molto leggera che condivide alcune proprietà con una delle particelle del Modello Standard, quello è il fotone, il costituente della luce visibile. Però, mentre i fotoni si accoppiano alla carica elettromagnetica, i fotoni oscuri si accoppiano alla cosiddetta carica oscura, che potrebbe essere trasportato da altre particelle del settore oscuro.

I fisici credono che il settore oscuro comunichi con il Modello Standard, tramite portali. Per esempio, un portale vettoriale consentirebbe la miscelazione tra fotoni e fotoni oscuri. E, un portale di assioni collega assioni e fotoni. Ci sono solo diversi possibili portali che i fisici hanno identificato, e ogni portale è uno strumento importante negli studi teorici e sperimentali nella ricerca di particelle del settore oscuro. Un team di scienziati IBS, ipotizzarono l'esistenza di un nuovo portale che chiamarono il "portale dell'assone oscuro" che collega i fotoni oscuri e gli assioni.

L'idea centrale del portale dell'assone oscuro si basa sull'osservazione che i nuovi quark pesanti possono anche avere una carica oscura che si accoppia al fotone oscuro. Attraverso i quark pesanti, assione, fotone, e il fotone oscuro possono interagire tra loro.

Gli scienziati dell'IBS immaginano che il portale dell'assone oscura possa portare idee per nuovi esperimenti. Finora, la ricerca di axion è stata eseguita utilizzando solo il portale di axion, che collega l'assone a una coppia di fotoni (accoppiamento assone-fotone-fotone). Allo stesso modo, la ricerca dei fotoni oscuri è stata eseguita utilizzando un portale diverso, vale a dire un portale vettoriale, che consente una piccola miscelazione tra il fotone oscuro e il fotone. Il portale dell'assione oscuro potrebbe collegare i due:"Il portale dell'assione oscuro suggerisce la prima connessione significativa tra i due fisici, che sono stati studiati separatamente:Collega i punti. Ciò consentirà la reinterpretazione dei dati precedenti, e potenzialmente fare un passo avanti nelle ricerche di assioni e fotoni oscuri, " spiega LEE Hye-Sung, autore corrispondente dell'articolo.