Аксион — главный кандидат в частицы темной материи

Знание – силаНаука

Эти странные аксионы

Беседовал Игорь Харичев

Недавно в журнале «Physical Review Letters» астрофизики из Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли предложили способ обнаружения темной материи в предположении, что она состоит из аксионов. Исследователи утверждают, что такие частицы могут быть зафиксированы в случае вспышки сверхновой в нашей галактике.

В настоящее время аксион является одним из основных кандидатов на роль частицы темной материи. В цитируемой работе ученые опираются на известное теоретическое заключение, что аксионы могут возникать в процессе коллапса массивной звезды, превращающейся в нейтронную звезду. В течение первых десяти секунд после этого события аксионы могут превращаться в гамма-лучи в условиях сильного магнитного поля звезды. Ученые полагают, что если такая сверхновая взорвется в относительной близости от Земли, гамма-телескопы смогут зафиксировать характерные всплески.

Сверхновые, такие как, например, сверхновая типа II SN1987A, вспыхнувшая на окраине туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке и зафиксированная 23 февраля 1987 года, служат примером того, как можно использовать гамма-телескопы для поиска аксионов. Ученые указывают, что в случае обнаружения характерных гамма-всплесков можно будет определить массу аксионов с высокой точностью. Ожидается, что масса КХД-аксиона, одного из возможных кандидатов, может составлять около 50 микроэлектронвольт, что в 10 миллиардов раз легче электрона.

Суперкомпьютерное моделирование показало, что аксионы, генерируемые внутри нейтронной звезды, могут эффективно преобразовываться в гамма-лучи в сильном магнитном поле звезды. Этот процесс позволяет выявить сигнал, который можно отличить от воздействия обычной материи. Современные гамма-телескопы, такие как Fermi Gamma-ray Space Telescope, уже сегодня способны фиксировать эти гамма-всплески, если они произойдут в нашей Галактике.

Ученые подчеркивают, что обнаружение аксионов позволит радикально изменить представления о природе темной материи и возможно пересмотреть текущие подходы к ее поискам. Однако существует вероятность, что вспышка сверхновой, способная подтвердить гипотезу, произойдет только через десятилетия. Поэтому исследователи настаивают на необходимости запуска новых гамма-телескопов, которые смогут круглосуточно наблюдать все небо и уловить момент вспышки.

Космический гамма-телескоп Ферми

***

За комментарием по поводу данной работы мы обратились к нашему постоянному автору и члену научного совета журнала академику РАН Игорю Ткачеву. Игорь Иванович – астрофизик и специалист в области физики элементарных частиц, доктор физико-математических наук, заведующий отделом экспериментальной физики Института ядерных исследований РАН. В ноябрьском номере ЗС за 2022 год в рамках Главной темы, посвященной темной материи, академик Ткачев рассказывал о трех основных на данный момент гипотезах того, что представляют собой частицы темной материи. Согласно одной из гипотез – это аксионы. (Согласно двум другим гипотезам, это ВИМПы и «стерильные» нейтрино).

В научной литературе можно встретить два определения того, что это за частица. Согласно одному из них: «Аксион – гипотетическая нейтральная псевдоскалярная элементарная частица, первоначально введенная для объяснения того, что электрический дипольный момент нейтрона, который мог бы вызвать прецессию нейтрона в электрическом поле, оказался по крайней мере в десять миллиардов раз меньше, чем можно было бы ожидать. В качестве параметра, определяющего электрический дипольный момент нейтрона, в теории с аксионом выступает вакуумное значение аксионного поля, которое автоматически подстраивается так, что дипольный момент оказывается строго равным нулю». Согласно второму определению: «Аксионы – это гипотетические бесспиновые частицы с малой массой, которые появились в физике в качестве решения сильной CP-проблемы, то есть нарушения комбинированной четности в квантовой хромодинамике. Существует несколько предложенных решений для решения сильной CPпроблемы. Наиболее известной является теория Печчеи – Куинна, включающая новые псевдоскалярные частицы, называемые аксионами».

Иными словами, в одном случае аксион делает равным нулю дипольный момент нейтрона, что весьма важно для существования нашего мира, в другом – помогает решить проблему квантовой хромодинамики: почему в слабых взаимодействиях СР нарушается, а в сильных – нет? То есть, речь идет о кварках. Какое из определений правильное? Оба! Это две стороны одной медали. Потому что, если бы было нарушение СР-симметрии в сильных взаимодействиях, у нейтронов появился бы отличный от нуля дипольный момент.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
Не за что судить Не за что судить

Тайны советского туризма 70-х: почему некоторые не возвращались из походов?

Дилетант
К последнему морю К последнему морю

Почему Батый, покорив Русь, без передышки вторгся в Центральную Европу

Дилетант
5 фильмов, без которых невозможно представить советский киноавангард 5 фильмов, без которых невозможно представить советский киноавангард

Пять кинолент, которые станут проводниками в мир авангардного кино

СНОБ
День тэнкиста День тэнкиста

Первый автомобиль китайского бренда «Тэнк» – серьезный внедорожник

Автопилот
Психолог здорового человека Психолог здорового человека

Женская психология: как она влияет на бизнес, личную жизнь и космические миссии

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Как появились ориентированные на подростков журналы, публикующие фантастику

Наука и жизнь
Исследователи выяснили, что на самом деле способствует счастью человека Исследователи выяснили, что на самом деле способствует счастью человека

Ученые исследуют, что способствует счастью молодых людей

Inc.
«Падучая» под контролем «Падучая» под контролем

Что такое эпилепсия и какие подходы к ее лечению предлагает современная наука?

Знание – сила
Девочки самооценка Девочки самооценка

Как помочь девочкам расти свободными от негативного восприятия себя?

Новый очаг
Странный, но очень важный аспект: почему спринтеры начинают свой забег с низкого старта Странный, но очень важный аспект: почему спринтеры начинают свой забег с низкого старта

Каково преимущество низкого старта и почему его не используют марафонцы

ТехИнсайдер
Глеб Туричин: «Кораблестроителя надо учить руками» Глеб Туричин: «Кораблестроителя надо учить руками»

Ректор «Корабелки» — о цифровизации флота, кадрах и важности Арктики для всех

Ведомости
«Суперджет» стал еще роднее «Суперджет» стал еще роднее

Полет нормальный: сможет ли «Суперджет» окончательно приземлиться в России?

Монокль
Аслан Шукаша: «Делиться планами — опасно!» Аслан Шукаша: «Делиться планами — опасно!»

Аслан Шукаша: как он выходит из тупиков и на какие вопросы не отвечает публично

ЖАРА Magazine
Редкий вид Редкий вид

Как выкупить жилье после его аренды

Деньги
Семейные ценности Семейные ценности

«Тюдоры»: хорошая интрига важнее историчности, а легенды сильнее реальности

Дилетант
Конкурс страшных рассказов: Конкурс страшных рассказов:

Рассказ о семье, смерти и пчёлах: как девочка стала королевой одной ячейки

VOICE
Белковое изобилие Белковое изобилие

Белковые батончики, коктейли, протеиновые добавки популярны. Но безопасны ли?

Здоровье
Тихая роскошь Тихая роскошь

Пентхаус на берегу Верхнего озера с «парящим» кабинетом

SALON-Interior
Шитье-бытье Шитье-бытье

В Париже показывают шедевры вышивки золотом

Weekend
Никас Сафронов: «Мой гениальный пиарщик — это время» Никас Сафронов: «Мой гениальный пиарщик — это время»

Мою жизнь можно было распределить на сотни других жизней

Караван историй
Зачем вам секс? Зачем вам секс?

16 основных мотивов для секса

Men Today
Шаги на чердаке: жуткая история о нераскрытом убийстве в Хинтеркайфеке Шаги на чердаке: жуткая история о нераскрытом убийстве в Хинтеркайфеке

Более 100 лет назад на ферме Андреаса Грубера произошла страшная трагедия

ТехИнсайдер
Я — это часть алфавита Я — это часть алфавита

Режиссер Дима Крестьянкин — о непохожести каждого из нас друг на друга

Seasons of life
Вспоминая Майорку Вспоминая Майорку

В интерьере заказчикам хотелось повторить атмосферу острова, запавшего в душу

Идеи Вашего Дома
Девелоперы припрятали проекты Девелоперы припрятали проекты

Объем нового строительства у российских застройщиков жилья упал более чем на 20%

Ведомости
Григорий Распутин Григорий Распутин

Правила жизни крестьянина и друга царской семьи Григория Распутина

Правила жизни
Чистые помыслы Чистые помыслы

Какие существуют альтернативы традиционному дизельному топливу для яхт?

Y Magazine
Лучший производитель великих дел Лучший производитель великих дел

Бурхард Кристоф Миних был настоящим русским патриотом и храбрым воякой

Дилетант
Дом радио в поисках новой волны Дом радио в поисках новой волны

В Санкт-Петербурге полным ходом идет реставрация Дома Радио

СНОБ
Открыть в приложении