Радиотелескопы ищут аксионные частицы: темная материя может окутывать нейтронные звезды

Радиотелескопы ищут аксионные частицы

Еще в 70-х годах прошлого века физики заявили о проблемах в стандартной модели науки элементарных частиц. Эта теория описывает три фундаментальные силы природы. И хотя теория предполагает, что между частицами и силами во Вселенной нарушена симметрия, так же, как и в зеркальной версии, эксперименты свидетельствуют об обратном. Это несоответствие называют проблемой сильной СР, где СР означает заряд, соединенной с четностью.

При электромагнитном взаимодействии эта теория согласуется с наблюдениями. Но при сильном взаимодействии возникает проблема, поскольку теория допускает нарушения комбинированной операции симметрии CP как для слабого, так и для сильного взаимодействия.


Таких случаев один на тысячу, и многие ученые и ранее их прогнозировали. В попытках найти СР-нарушения, эффекта добиться не удалось. Физики-теоретики Роберто Печчеи и Хелен Куинн предложили возможное решение. Их гипотеза связана с новой симметрией, которая подавляет участников СР, заставляя соответствовать наблюдениям. В итоге была выявлена совершенно новая частица –аксион.

Она должна быть очень легкой и не иметь заряда. Благодаря таким характеристикам аксион является одним из самых явных претендентов на темную материю. Факт, что темная материя может состоять из аксионов, могло стать одним из величайших достижений науки.

Аксионы могут обладать еще одним крайне важным свойством, оно связано с тем, что рядом с электромагнитным полем они могут легко превращаться в фотоны, которые можно обнаружить. Чтобы их уловить, нужны высокие концентрации аксионов и сильные магнитные поля.


Специалисты Института физики и математики Вселенной Кавли предположили, что найти темную материю можно у нейтронных звезд – она их окружает. Для этого они предложили использовать радиотелескопы - телескоп Роберта К. Берда Грин Бэнк в США и 100-метровый радиотелескоп Эффельсберга в Германии.

Оба они нацелены на ближайшие к Земле нейтронные звезды, обладающие сильными магнитными полями. Физики смогли изучить их радиочастоты в диапазоне 1 ГГц, что соответствует массам аксионов. Пока никаких сигналов получено не было, в ближайшее время они продолжат научные исследования.

Ссылка: «Радиотелескоп Грин Бэнк и Эффельсберг ищет конверсию аксионного темного вещества в магнитосфере нейтронных звезд» Джошуа В. Фостер, Йонатан Кан, Оскар Масиас, Чжикан Сан, Ральф П. Ито, Владислав Кондратьев, Венди М. Петерс, Кристоф Венигер и Бенджамин Р. Сафди, 20 октября 2020 г., Physical Review Letters.