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

Микрокосм Махова Микрокосм Махова

Как Александр Махов раскрывал тайны эмблематики — невидимые нити культуры

Знание – сила
Мили ненависти Мили ненависти

Попытка морской блокады Калининграда — однозначно трактуемый акт агрессии

Монокль
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

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

Популярная механика
Местоимение первого лица единственного числа Местоимение первого лица единственного числа

В русском языке «я» подозрительно похоже на детское «ай»

Seasons of life
На задворках Солнечной системы На задворках Солнечной системы

Какие тайны скрывают далёкие мало изученные миры?

Наука и жизнь
Все, что нам кажется маловажным: рецензия на пронзительные «Мелочи жизни» с Киллианом Мерфи Все, что нам кажется маловажным: рецензия на пронзительные «Мелочи жизни» с Киллианом Мерфи

«Мелочи жизни»: оглушающе тихая драма про то, что в жизни нет мелочей

Правила жизни
Евгения Добровольская. От комедии до трагедии и обратно Евгения Добровольская. От комедии до трагедии и обратно

Наша профессия — самая зависимая. При внешнем лоске самая бесправная

Караван историй
Ирина Мазуркевич. Служебный роман Ирина Мазуркевич. Служебный роман

«Он же намного старше и женат. А если останешься одна?» Я об этом не думала...

Коллекция. Караван историй
Кубиты любят тишину Кубиты любят тишину

Чем квантовый компьютер лучше классического?

Наука и жизнь
Опасный архипелаг в Сердитом море Опасный архипелаг в Сердитом море

Как открывали «Острова Россиян», которые стали французской колонией

Вокруг света
«Если это не любовь, то что?»: созависимость в отношениях «Если это не любовь, то что?»: созависимость в отношениях

Почему мы выбираем холодных партнеров? Как отличить любовь от созависимости?

Psychologies
«Мне нечего прятать» «Мне нечего прятать»

О необходимости высказывания в мире, любви к своему дому и об отношениях с отцом

Правила жизни
Программа «12 шагов»: как она работает и кому может помочь Программа «12 шагов»: как она работает и кому может помочь

Как программа «12 шагов» помогает избавиться от зависимости?

Psychologies
Сапог — оружие богатыря Сапог — оружие богатыря

Cвязаны ли в действительности Илия Печерский и легендарный герой Илья Муромец?

Дилетант
Можно ли прогнозировать колебания уровня Каспийского моря? Можно ли прогнозировать колебания уровня Каспийского моря?

Какие прогнозы колебаний уровня воды в Каспии доступны сегодня?

Наука и жизнь
Ударные АПЛ европейских стран НАТО Ударные АПЛ европейских стран НАТО

Лодки класса «Трафальгар» проектировались для противостояния советским подлодкам

Наука и техника
Между прошлым и будущим: 5 научных теорий о путешествиях во времени Между прошлым и будущим: 5 научных теорий о путешествиях во времени

Несколько научных гипотез о том, как перенестись в «прекрасное далеко»

ТехИнсайдер
Гений чистой пустоты Гений чистой пустоты

Как Франческо Сбарро создал колесо без оси

Наука и жизнь
Ученые заявили, что дисциплина не поможет побороть лишний вес. Дело в другом Ученые заявили, что дисциплина не поможет побороть лишний вес. Дело в другом

Похудение — это битва, выходящая за рамки чистой силы воли

Inc.
Абсолютный рекорд: в России существует железная дорога с шириной колеи 9 метров. Но зачем она нужна? Абсолютный рекорд: в России существует железная дорога с шириной колеи 9 метров. Но зачем она нужна?

Почему железные дороги в странах мира отличаются по ширине и какая самая широкая

ТехИнсайдер
Зачем играть в игры? Зачем играть в игры?

Почему людям нравится играть, и какая от этого польза?

Здоровье
Перерасти Землю Перерасти Землю

Заселить Луну и Марс – смелая мечта или реальная перспектива?

Вокруг света
Герилья гереро, или Восстание обреченных Герилья гереро, или Восстание обреченных

Геноцид гереро и нама: как колониальный конфликт предвестил ужасы Второй мировой

Знание – сила
Дышите глубже Дышите глубже

Как превратить балкон в любимое место летнего отдыха

Лиза
Лучший производитель великих дел Лучший производитель великих дел

Бурхард Кристоф Миних был настоящим русским патриотом и храбрым воякой

Дилетант
Плохие словечки Плохие словечки

Как отучить ребенка от нежелательной лексики?

Лиза
Модный план на год Модный план на год

11 способов прокачать свой стиль

Добрые советы
Есть контакт Есть контакт

Как установить и почувствовать связь со своим телом

Grazia
Все на высоте Все на высоте

Пять причин поспешить к маммологу

Лиза
«Отречение Карла V» «Отречение Карла V»

Драма отречения императора Карла V в картине Луи Галле, прославившей художника

Дилетант
Открыть в приложении