Предложен вариант разгадки сущности темной материи
|
Ученые предложили новый способ обнаружения аксионов — гипотетических сверхлегких бозонов, из который может состоять темная материя. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D. В космологии есть две основных гипотезы о сущности темной материи, которая удерживает галактики от распада. Одна из них гласит, что эту невидимую массу образуют компактные астрономические объекты – MACHOs. Другая гипотеза утверждает, что темная материя состоит из слабовзаимодействующих массивных частиц – WIMPs. |
Представители кафедры теории относительности и гравитации Института физики Казанского федерального университета придерживаются второй точки зрения, но уточняют, что составляющими темной материи, скорее всего, являются аксионы – гипотетические сверхлегкие псевдо-голдстоуновские бозоны, способные взаимодействовать с фотонами. В своей статье профессор КФУ Александр Балакин и его аспирант Дмитрий Грошев предлагают новый способ обнаружения аксионов – с помощью анализа особенностей профиля радиального электрического поля в астрофизических объектах с сильным магнитным полем. |
«Интересной особенностью аксионной электродинамики является то, что модифицированные уравнения электромагнетизма допускают существование эффектов, которые невозможны в классической теории Фарадея — Максвелла, – говорит Дмитрий Грошев. — Одним из таких эффектов является образование аксионных дионов, объектов с параллельными радиально направленными электрическим и магнитным полями». |
В магнитосфере аксионных дионов может проявляться обобщенный эффект Росселанда – Пеннекока. Суть его в следующем: под действием гравитационного поля в равновесной изотермической плазме происходит пространственное разделение зарядов (более тяжелые ионы, несущие положительный заряд, оседают ниже, чем более легкие электроны, которые несут отрицательный заряд). В результате возникает радиально направленное электрическое поле, уже в течение века известное как компенсирующее поле Росселанда – Пеннекока. В классической электрон-позитронной плазме это компенсирующее поле исчезает, поскольку носители положительного и отрицательного заряда имеют одинаковые массы. В аксионных дионах, как показано в работе, даже в таком предельном случае возможна не только поляризация, но и стратификация электрон-позитронной плазмы, сопровождающаяся специфическим распределением электрического поля. |
«В данный момент наши усилия направлены на то, чтобы на основании теории сформулировать конкретные предложения, адресованные астрофизикам, для наблюдений, которые помогли бы обнаружить следы аксионов, оставленные в звездной плазме, и, возможно, разгадать одну из главных загадок современной физики космоса – идентифицировать частицы, формирующие темную материю», — отмечает Александр Балакин. |
Источник |