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
Гоша Куценко: «Трудно должно быть всегда» Гоша Куценко: «Трудно должно быть всегда»

Гоша Куценко — о Будённом, лишних 12 кг и жизни после кино

Ведомости
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Зачем играть в игры? Зачем играть в игры?

Почему людям нравится играть, и какая от этого польза?

Здоровье
Не сгинела Не сгинела

«Польша не погибла, покуда мы живы»

Дилетант
Девчонки на кухне Девчонки на кухне

«Программа «Еда как в сказке» с дочерьми — лучшее, что со мной случилось»

Новый очаг
Глобус, который мы потеряли Глобус, который мы потеряли

Хит-парад самых известных стран, которых не было

Maxim
Подводный пылесос и чистящее желе: четыре российских технологии для борьбы с нефтяным загрязнением Подводный пылесос и чистящее желе: четыре российских технологии для борьбы с нефтяным загрязнением

Как решения используют в России по уборке нефтепродуктов?

Inc.
Сахаров: портрет на фоне эпохи Сахаров: портрет на фоне эпохи

Что заставило академика Сахарова вступить в противостояние с политбюро и КГБ?

Дилетант
«Хотя бы в искусстве-то надо, чтобы добро побеждало зло» «Хотя бы в искусстве-то надо, чтобы добро побеждало зло»

Режиссер Петр Шерешевский между двух премьер

Weekend
Судный день Судный день

Вызвали в суд в качестве присяжной? Осторожнее, это могут быть мошенники

Лиза
Импортозамещение с гарантиями Импортозамещение с гарантиями

Чем обернется возвращение западных компаний для российского рынка ПО

Ведомости
Дэн Браун Дэн Браун

Правила жизни писателя Дэна Брауна

Правила жизни
«Миноритарий» звучит размыто «Миноритарий» звучит размыто

Непубличные компании могли бы стать базой для роста фондового рынка, но не стали

Монокль
Надежда Ангарская: «Женщинам обязательно нужно устраивать девичники, никакой психолог потом не нужен» Надежда Ангарская: «Женщинам обязательно нужно устраивать девичники, никакой психолог потом не нужен»

Надежда Ангарская про свой опыт участия в шоу перевоплощений «Один в один»

Здоровье
Машина — зверь Машина — зверь

Анималистика в автомобильных эмблемах и именах

Автопилот
Девелоперы припрятали проекты Девелоперы припрятали проекты

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

Ведомости
Татьяна Архипова Татьяна Архипова

Директор БДТ Татьяна Архипова хранит традиции и внедряет современные форматы

Собака.ru
Все не так однозначно: самые интересные конспирологические теории о писателях Все не так однозначно: самые интересные конспирологические теории о писателях

Настоящие шекспировские страсти в теориях заговора вокруг литераторов

Правила жизни
Ученые обнаружили, что на самом деле сделало Марс красным Ученые обнаружили, что на самом деле сделало Марс красным

Краснота Марса вызвана не сухим ржавоподобным гематитом, как считалось ранее

Inc.
Кружок, два глаза и улыбка: кто и когда придумал первый смайлик Кружок, два глаза и улыбка: кто и когда придумал первый смайлик

Как родилась идея смайлика, которая впоследствии изменила мир

ТехИнсайдер
Пойдем копать картошку Пойдем копать картошку

Парадоксально, но не каждый умеет обращаться с уважаемым продуктом — картофелем

Bones
Фитоняня Фитоняня

Как озеленить детскую комнату: красиво и безопасно

Лиза
Герилья гереро, или Восстание обреченных Герилья гереро, или Восстание обреченных

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

Знание – сила
Мама с ребенком желает познакомиться Мама с ребенком желает познакомиться

Как женщине с ребенком увеличить шансы выйти замуж?

Лиза
Обзор ГАЗ «Соболь»: размеры, характеристики, модельный ряд Обзор ГАЗ «Соболь»: размеры, характеристики, модельный ряд

Все про ГАЗ «Соболь»: характеристики, сколько стоит, модификации

РБК
Сквозь мутное стекло Сквозь мутное стекло

Вышла драма из ирландской жизни с Киллианом Мёрфи

Weekend
Лучший производитель великих дел Лучший производитель великих дел

Бурхард Кристоф Миних был настоящим русским патриотом и храбрым воякой

Дилетант
Ген ожирения объединил людей с собаками Ген ожирения объединил людей с собаками

Ученые выявили у собак ген, связанный с развитием ожирения

N+1
Ученые переписали нейронауку: впервые обнаружены возможные основы человеческого интеллекта Ученые переписали нейронауку: впервые обнаружены возможные основы человеческого интеллекта

Ученые нашли, как нейроны в человеческом мозге хранят воспоминания

Inc.
Открыть в приложении