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
«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
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

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

Популярная механика
Обновления нарочно ломают наши телефоны и еще 9 мифов о гаджетах Обновления нарочно ломают наши телефоны и еще 9 мифов о гаджетах

10 самых распространенных мифов об электронных устройствах

Maxim
Последний ход Ивана Грозного Последний ход Ивана Грозного

Последнее, что увидел в жизни Иван Грозный, — это шахматы

Дилетант
Шеф — поставщик: здесь и сейчас Шеф — поставщик: здесь и сейчас

Как в разных регионах находят необычные продукты и превращают в уникальные блюда

Bones
Ветвистоусые летописцы водоёмов Ветвистоусые летописцы водоёмов

Кандидат биологических наук Антон Жаров — о кладоцерной палеореконструкции

Наука и жизнь
Сезон трат Сезон трат

Минфин отчитался об исполнении бюджета за январь – февраль 2025 г

Ведомости
Ленинский враг с нелестной репутацией Ленинский враг с нелестной репутацией

Мало кто так хорошо понимал ленинскую доктрину и практику, как Алексинский

Дилетант
Пар над водой Пар над водой

Хаусбот, заметно отличающийся от всех остальных

Y Magazine
Без обид Без обид

Почему возникает обида и как всё-таки её победить

Новый очаг
Вспоминая Майорку Вспоминая Майорку

В интерьере заказчикам хотелось повторить атмосферу острова, запавшего в душу

Идеи Вашего Дома
Школа. Яхты. Жизнь Школа. Яхты. Жизнь

С чего и когда в жизни человека начинается море?

Y Magazine
Семейные ценности Семейные ценности

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

Дилетант
Юаневая экзотика Юаневая экзотика

Корпорация МСП заинтересовалась юаневыми бондами малого и среднего бизнеса

Ведомости
Бетонные гиганты выходят в море Бетонные гиганты выходят в море

Как в арсенале судостроителей появился бетон

Наука и техника
Кто с сердечком кому Кто с сердечком кому

Каким должно быть любовное письмо?

Seasons of life
«Семья» – это главное «Семья» – это главное

Самым «дорогим» национальным проектом до 2030 г. станет «Семья»

Ведомости
Смена поколений на арт-рынке Смена поколений на арт-рынке

Как смена поколений влияет на рынок искусства и люкса

Ведомости
Любовь и магия Любовь и магия

Даже если жизнь делает из вас Золушку, помните: внутри себя вы принцесса

Новый очаг
За свободу Ирландии! За свободу Ирландии!

Событие, благодаря которому яхта Asgard стала знаменитой на весь мир

Y Magazine
У нас есть всё У нас есть всё

Группа СБПЧ — о воображаемых мирах, рождении строчек и мелодий

Seasons of life
Погрузиться в сон Погрузиться в сон

Как научиться высыпаться, не меняя привычного ритма жизни

Лиза
Расписание света Расписание света

«Дом и виноград» — арт-пространство, где на входе выдают домашние тапочки

Seasons of life
Ирландская загадочность, стиль и бездонные голубые глаза: 7 лучших фильмов с Киллианом Мерфи Ирландская загадочность, стиль и бездонные голубые глаза: 7 лучших фильмов с Киллианом Мерфи

Самые знаковые работы харизматичного актера Киллиана Мерфи

Psychologies
Форрест Гамп отдыхает Форрест Гамп отдыхает

Иногда я думаю: что будет с этим миром, когда я закончу бегать?

Men Today
Женщины, которые нас вдохновляют: писательницы, руководительницы, исследовательницы, — о своих героинях Женщины, которые нас вдохновляют: писательницы, руководительницы, исследовательницы, — о своих героинях

Женщины поделились историями о тех, кто больше всего их вдохновляет

Psychologies
Быть старой — как это? Быть старой — как это?

Как рассказать ребенку о старости?

СНОБ
Все на высоте Все на высоте

Пять причин поспешить к маммологу

Лиза
Артур Бесчастный: «Если лелеять обиды, боли будет только больше» Артур Бесчастный: «Если лелеять обиды, боли будет только больше»

Артур Бесчастный о планах сыграть Ван Гога и памятнике Бродскому

Ведомости
Открыть в приложении