Охота за сверхлегкими частицами темной материи выходит на качественно новый уровень - «Наука и технологии»

Охота на крошечные почти невесомые частицы, называемые аксионами, которые, согласно теории, могут являться частицами темной материи, гравитация которой удерживает галактики и скопления галактик, вышла на совершенно новый качественный уровень. Оборудование эксперимента Axion Dark Matter Experiment (ADMX), реализуемого учеными из Вашингтонского университета, было недавно выведено на тот уровень, который позволяет регистрировать аксионы в достаточно широком диапазоне. Однако, сейчас исследователи еще не знают точное значение массы-энергии аксионов, поэтому им может потребоваться достаточно много времени для того, чтобы "просмотреть" весь предполагаемый диапазон.

Аксион является гипотетической элементарной частицей, возможность существования которой была теоретически обоснована 41 год назад. Эта частица была предложена для решения одной из проблем в теории сильных ядерных взаимодействий, описывающей силы, связывающие кварки, из которых состоят нейтроны, протоны и другие субатомные частицы. Помимо участия в сильных ядерных взаимодействиях, аксионы могут играть и вторую роль - они могут являться одним из видов частиц темной материи, на долю которой приходится около 85 процентов от общего количества материи во Вселенной.

Напомним нашим читателям, что, несмотря на массу предпринятых ранее и предпринимаемых сейчас попыток, темной материи постоянно удается ускользать от обнаружения учеными. На ее наличие указывают только гравитационные силы, являющиеся ее единственным проявлением в реальном мире. И одной из самых больших загадок современной физики является природа частиц темной материи.

Если темная материи состоит из аксионов, то физики могут обнаружить их, используя сильнейшие магнитные поля и высокочувствительные приемники радиоизлучения. Магнитное поле вызовет превращение аксионов в фотоны света, а так как аксионы имеют очень малую массу, то частота этих фотонов будет очень низка и будет находиться в радиодиапазоне. При помощи приемников радиосигналов ученые будут пытаться зарегистрировать очень слабый шум на определенной частоте, создаваемый превращением аксионов в фотоны.

В настоящее время высокая чувствительность оборудования эксперимента ADMX уже позволила исключить из области поисков энергетический диапазон от 2.66 до 2.82 МэВ, что соответствует одной триллионной доле от массы электрона. Согласно имеющейся теории, аксионы, в случае если они все же являются частицами темной материи, должны иметь массу-энергию в диапазоне от 1 до 100 МэВ с наибольшим пиком вероятности в районе 40 МэВ. Именно на этот диапазон сейчас настроены датчики эксперимента ADMX, и это должно принести результаты в самом ближайшем времени.