Глобальная сеть магнитометров GNOME не обнаружила аксионной темной материи
Физики из коллаборации GNOME не обнаружили частиц аксионной темной материи, проанализировав данные, собранные за время второго сезона работы глобальной сети магнитометров. Результаты анализа, однако, позволили исследователям установить ограничения на массу частиц аксионной темной материи и константу ее взаимодействия с обычным веществом. Ученые рассчитывают, что проходящая сейчас модификация сети детекторов поможет существенно увеличить точность эксперимента. Исследование опубликовано в Nature Physics.
Гипотеза о том, что около 80 процентов массы всего вещества во Вселенной приходится на невидимую темную материю, объясняет многие астрономические наблюдения: как аномально большие скорости движения звезд на перифериях галактик и галактик на перифериях галактических скоплений, так и точную форму спектра неоднородностей температуры космического микроволнового фона. Несмотря на убедительные свидетельства в пользу существования темной материи, ни в одном наземном эксперименте не удалось зарегистрировать частицы, из которых она состоит.
Существуют различные модели темной материи, но обычно считается, что она состоит из вимпов (WIMP, Weakly Interacting Massive Particle) — частиц, массой от нескольких гигаэлектронвольт до планковской массы, равной примерно 1019 гигаэлектронвольт, или даже больше, которые участвуют только в слабом и гравитационном взаимодействиях с частицами Стандартной модели. Существуют, однако, модели темной материи и со сверхлегкими частицами, такими как стерильное нейтрино, дилатон и аксион.
Изначально в 1977 году Роберто Печчеи и Хелен Квинн предложили ввести аксион для решения проблемы сильного CP-нарушения, которая заключается в том, что коэффициент при CP-нарушающем слагаемом в лагранжиане квантовой хромодинамики, описывающей сильные взаимодействия, почему-то равен нулю или, по крайней мере, необъяснимо мал. В предложенной физиками-теоретиками теории введение аксиона сопровождалось введением симметрии, спонтанно нарушающейся конденсацией аксиона на некотором масштабе энергий fSB, что естественным образом приводит к занулению коэффициента при слагаемом, нарушающем CP-инвариантность. В настоящее же время сверхлегкий аксион с массой, равной примерно 10