Поляризация света протопланетных дисков укажет на аксионы
Японские физики предложили новый метод поиска аксионов, основанный на колебаниях поляризации протопланетных дисков. Ученые вывели уравнение, которое связывает угол отклонения поляризации, массу аксиона и константу его связи с фотоном, а затем подставили в него значения, отвечающие диску вокруг звезды AB Возничего. В результате исследователям удалось ужесточить ограничение на константу связи для аксионов с массами менее 10?21 электронвольт. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.
Несмотря на то, что различные гравитационные эффекты указывают на гипотетическую темную материю, подтвердить ее существование в прямом эксперименте физики до сих пор не смогли. Это порождает многочисленные споры о природе темной материи. Раньше основным кандидатом на роль темной материи выступали вимпы (WIMP) — сверхтяжелые частицы с массой не меньше десяти масс протона, которые взаимодействуют с частицами обычной материи через обмен векторными бозонами (фотоны в таких реакциях не рождаются, поэтому материя выглядит «темной»). Однако из-за отсутствия экспериментальных подтверждений эта гипотеза постепенно стала терять популярность. Более того, теория с вимпами приводит к расхождениям между численными расчетами и наблюдаемой картиной распределения темной материи (проблема острого гало). Некоторые физики отчаялись до такой степени, что попытались объяснить неудачи экспериментов по поиску вимпов новыми короткодействующими силами или вообще отказались от темной материи, заменив ее частицами с отрицательной массой.
Ряд менее радикальных теорий предполагает, что темная материя состоит не из тяжелых, а из сверхлегких аксионоподобных частиц. Впервые аксионы придумали в 1977 году американские физики Роберто Печчеи (Roberto Peccei) и Хелен Квинн (Helen Quinn), которые попытались решить проблему сохранения CP-инвариантности сильных взаимодействий. Подробнее про роль аксионов в решении этой проблемы можно прочитать в статье «Ищут давно, но не могут найти...» или нашей новости. Кроме того, похожие сверхлегкие частицы естественным образом возникают в теории струн. К сожалению, из-за очень слабого взаимодействия аксионов с обычной материей поймать их очень сложно. Дополнительно осложняет задачу широкий диапазон масс гипотетических аксионов, который простирается от 10?25 до 103 электронвольт. Тем не менее, эксперименты по их поиску проводятся.
Основные свойства, на которые полагаются такие эксперименты — это взаимодействие аксионов с фотонами и осцилляция аксионного поля с частотой, пропорциональной его массе (в естественной системе единиц частота и масса просто равны). Эти свойства приводят к двум интересным эффектам. Во-первых, аксионы, помещенные в сильное магнитное поле, превращаются в фотоны. Во-вторых, на фоне осциллирующего аксионного фона плоскость поляризации фотонов поворачивается и лучи света расщепляются. Первый эффект используется в галоскопе — «радио» для темной материи, в котором физики пытаются подобрать резонансную частоту магнитного поля и усилить рождение фотонов. В настоящее время такие установки уже работают. Схема эксперимента, основанного на втором эффекте, была разработана в середине прошлого года группой японских ученых под руководством Юта Митимура (Yuta Michimura), однако воплотить ее в жизнь пока не удалось.
Теперь же японские исследователи во главе с Кендзи Тома (Kenji Toma) предложили косвенный метод детектирования аксионов, основанный на измерении поляризации протопланетных дисков. Протопланетные диски ученые выбрали по ряду причин. Во-первых, большая часть излучения диска возникает из-за рассеяния света центральной звезды на его частицах (поэтому диск кажется яркими на сравнительно больших масштабах). Во-вторых, по той же причине свет протопланетного диска линейно поляризован перпендикулярно его плоскости. Следовательно, если окружающая диск темная материя состоит из аксионов, она будет изменять его поляризацию предсказуемым способом. Наконец, характерный размер протопланетного диска составляет порядка ста астрономических единиц. С одной стороны, это позволяет разрешить диски на расстоянии до ста парсек с помощью наземных телескопов. С другой стороны, даже такой огромный диаметр меньше длины волны де Бройля аксиона — следовательно, поляризация всего диска будет поворачиваться одинаково.
Поэтому физики аналитически вывели уравнение, которое связывает угол поворота поляризации света диска, массу аксионов и их константу связи с фотонами. Затем ученые проанализировали данные группы астрономов под руководством Дзюна Хасимото (Jun Hashimoto), наблюдавших за протопланетным диском звезды AB Возничего. Из этих данных следует, что угол поляризации излучения диска распределен по гауссовой кривой с центром в 90,1±0,2 градуса. Следовательно, отклонение угла поляризации этого излучения за счет взаимодействия с аксионным полем не превышает 0,3 градуса с достоверностью около одного сигма. Впрочем, ученые отмечают, что из-за систематических ошибок точность измерений могла снизиться, поэтому в качестве консервативной верхней оценки они выбрали полуширину гауссового распределения, которая составляет 4,3 градуса. Подставляя это значение в выведенное уравнение, ученые получили связь между константу связи и массой аксионов: g < 5*10-13m. Для аксионов с массой менее 10-21 электронвольт жесткость этого ограничения превышает все остальные измерения.
В будущем ученые планируют еще больше увеличить точность нового метода. Помимо очевидного сбора статистики по многим протопланетным дискам, физики замечают, что осцилляции аксионного поля одновременно приводят к осцилляциям угла поляризации, что теоретически позволяет выделить новый эффект и снизить погрешность измерений.
Аксионы были предложены более сорока лет назад, однако до экспериментальных поисков этих частиц физики добрались совсем недавно. Первые результаты удалось получить только в апреле прошлого года, когда детектор ADMX просканировал узкий диапазон масс аксионов и подтвердил, что в этом диапазоне теория Кима — Шифмана — Вайнштейна — Захарова не работает. В марте этого года ученые также опубликовали предварительные результаты работы детектора ABRACADABRA, который проверил другой диапазон масс аксионов и также получил отрицательный результат. Кроме того, в прошлом году теоретики обнаружили еще два эффекта, которые потенциально могут повысить чувствительность детекторов: прецессию спина электрона и искажение энергетических уровней атома водорода, помещенного в аксионное поле. Поэтому отчаиваться пока еще рано.
К настоящему моменту физики-теоретики разработали огромное число непрямых способов детектирования темной материи (помимо гравитационного). В основе всех этих методов лежат тонкие, едва заметные эффекты от взаимодействия темной и обычной материи, которые искажают эволюцию астрономических объектов. В частности, такие эффекты могут разогревать нейтронные звезды, сдвигать параметры карликовых галактик, искажать электромагнитные и гравитационные волны. Кроме того, в некоторых моделях частицы темной материи могут аннигилировать и рождать фотоны, которые можно увидеть в телескоп. К сожалению, обычно такие тонкие эффекты очень слабо проявляются, даже если темная материя существует. Поэтому пока ни один из них пока не подтвердился.
Источник
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - ...
Последние аномальные новости

Безработица и власть машин. Каким будет мир в будущем

В небе Бразилии люди увидели ангела

В небе над США взорвался метеорит

Доказана бесполезность спортзала для сжигания жира на животе

Жители Хайнаня отмечают День явления духов

За бабушкой

За племянником

Заклинателей демонов обвинили в сексуальных домогательствах

Застрявший между мирами Орион Уильямсон

Звезды могут уничтожатся полностью

Земля может быть источником жизни в галактике

Кто отправляет таинственные радиосигналы на Землю

Маленькая сморщенная голова

Мифологическое оружие нашли на Луне

Монстр из глубины напал на подводную лодку

Нашли древнее захоронение яйцеголовых гуннов

Нибиру замечена возле Земли

НЛО зелёного цвета пролетел над Сибирью

Обнаружен неизвестный орган боли

Обнаружено масло, вызывающее аномальный рост груди

Ошибся адресом

Первая зачатая с помощью ЭКО женщина родила ребенка

Плачущий призрак поселился в индийской тюрьме

Пригодные для жизни планеты вращаются вокруг каждой четвертой звезды

Приходящий в красной дымке

Руку призрака засняли в упавшем с обрыва автомобиле

Теория заговора. Президент США хочет депортировать жену

Химтрейлы нужны для кормления контролирующих людей паразитов

Я никуда не пойду

Ядерное оружие богов древних шумеров

Автозапчасти будут делать из яиц и помидор

В прошлом Юпитер поглотил суперземлю

В Ростове открылась выставка, посвящённая инопланетным формам жизни

Вырастили клетки со вживленной в них электроникой

Десятилетний мальчик отжался 4874 раза

Дух Павла появился в петербургском музее

Есть ли жизнь на Титане

Женщина увидела сон о своей смерти и сумела спастись

Житель Пензы заметил красное НЛО на фоне Луны

Жуткие места Ленобласти

Загадочный объект пролетел над пирамидами Египта

Исследователь нашел пирамиду подо льдами Антарктиды

Какими могут быть инопланетяне

Корабль инопланетян вылетел из Солнца

Легенды Костаная

Майкрософт признался в прослушке пользователей

Места силы в России

Модель поймала 62-килограммовую рыбу

НЛО заметили над Южной Кореей

Певица вылечила руками знакомую

Поймали акулу возрастом 512 лет

Призрачный мальчик напугал охранника крематория

Пять семнадцатилетних россиянок родили по пятому ребенку

Разработали технологию выбора пола при искусственном оплодотворении

Сняли жуткую черную рыбу из Ада

Существуют миллионы внеземных цивилизаций

Термоядерная война была в Антарктиде

У неандертальцев нашли необъяснимую болезнь

Хотят создать тропу к зауральскому Стоунхенджу

Чупакабра убила кроликов в Великих Луках

Алансонское НЛО. Правда или мистификация

Алмасты или выжившие неандертальцы

Атлантиду обнаружили во время трансляции с МКС

Биофлуоресценция на экзопланетах поможет найти жизнь

В районе Зоны 51 проводят испытания секретного вооружения

Второй раз в истории обнаружили зарождающуюся экзопланету

Грутсланг - хранительница африканской пещеры

Есть ли привидения в музее истории Йошкар-Олы

Жители Новосибирской области сняли НЛО

Жуткие письма Наблюдателя заставили супругов продать дом

Загадочный петроглиф у перевала Дятлова обеспокоил исследователя

Злобный гном поселился в одном из домов Тринидада

Кладбище НЛО обнаружили в Бермудском треугольнике

Космическая станция инопланетян обнаружена в созвездии Ориона

Монстры Чернобыля. Фауна зоны отчуждения

Назвали цену марсианского города

Необъяснимые случаи во время Второй мировой

НЛО взлетел с кометы Чурюмова-Герасименко

Обнаружили восемь повторяющихся радиосигналов пришельцев

Опухоль на лице 20 лет мешала женщине дышать

Пастор ходил по деревне с отрубленной головой и изгонял демонов

Почему на Марсе нельзя снимать скафандр

Путешественника во времени сняли в Юте

Развеяли некоторые мифы о левшах

Создали плащ-невидимку, скрывающий объекты от волн воды

Соцсеть Facebook тайно записывала и расшифровывала разговоры пользователей

Трубные звуки с неба предвещают Конец света

Череп инопланетянина найден на Марсе

Чупакабра прижилась в Беларуси

Шкатулка ведьмы найдена в Помпеях

Вид бактерий, который мог создать сложную жизнь

Девочка родилась с лицом старушки

Женщина родила двойню хотя это считалось невозможным

Житель Гонконга снял на видео Лох-Несское чудовище

Жуткая перчатка в мусоровозе

Жуть. Манекен на ветрине повернул голову

Загадочные радиосигналы из глубокого космоса

Зек 20 лет носил в животе зубную щетку

Инопланетяне эвакуируются из Антарктиды

Как работает искусственный интеллект

Колодец Тора. Врата в другую реальность

Костлявого Вендиго видели в Ворм Ривер

Куда поехать, чтобы встретиться с НЛО

Найдено невозможное древнейшее поселение людей

Необычное поведение пульсара озадачило исследователей

Подарок, который изменил жизнь

Порча на дом - как определить и защититься

Предсказания астрологов на 2020 год

Призрак Павла I покинул Михайловский замок

Призрака сняли в Ижевске

Разумные инопланетяне не должны быть гуманоидами

Раскрыта двухтысячелетняя тайна Клеопатры

Систему ПВО наделят искусственным интеллектом

Создатель мема про штурм Зоны 51 анонсировал фестиваль

Теория того, что Земля - планета-тюрьма

Три демона Ада

Уфологи высмеяли кандидата в президенты США

Чупакабра устроила охоту на куриц в деревне Бычки

Эрозия не виновата в появлении метана на Марсе

Ядерный чемодан для марсианской базы

А что, если бы люди никогда не летали на Луну

Базы инопланетян в кратере Дионисий

Базы инопланетян находятся в Антарктиде

В камне возрастом 70 млн лет нашли пули

Второе солнце заметили над Украиной

День археолога отпразднуют у Волконского дольмена

Женщина может лишиться головы от одного движения

Загадочный Паскагульский инцидент

Конца света не будет. Эксперт оценил опасность астероида

Маленькие человечки, о которых слагают легенды

Мужчина вырастил чужую дочь из-за путаницы в больнице

Нострадамус предрек гибель половины человечества

Обнаружена причина гибели группы Дятлова

Полёт НЛО над селом Конь-Колодезь

Случай столкновения с йети-подростком

Странные события в домах, построенных на старом кладбище

Студентов вузов начнут отчислять по совету ИИ

Тайна черных дыр

Чупакабру убил поленом сельчанин

Экстрасенс Кашпировский рассказал о бегстве из России

Эвакуация автомобилей в Киеве

Аномальную погоду объяснили влиянием климатического оружия

Вампиры в мифах и поверьях

Горгульи. Правда или вымысел

Женщина, общающаяся с духами мертвых

Загадки Зоны 51

Интересные исследования человеческого мозга

Как правильно общаться с деревьями

Климатическая атака на Россию

Климатическое оружие - бред похожий на правду

Места, где можно провалиться во времени

На жителях Москвы испытали климатическое оружие

На Землю продолжают поступать странные радиосигналы

Отель с привидениями в Джероме

Пожары в Сибири вызвало климатическое оружие

Последний август на планете

Призраки санатория Уэйверли Хиллз

Решена оптическая проблема возрастом в 2000 лет

Теории заговора, которые могут оказаться правдой

Техник сделал дрон, летающий в стиле НЛО

Флотилию НЛО сняли над Техасом

База инопланетян найдена в Антарктиде

В половом органе жителя Нью-Йорка выросли кости

Загадочно исчезнувший Норфолкский полк

Зверь Дартмура

Исследование дольменов начинается в Адыгее

Исчезновение моряков с корабля Святой Павел

Кандидат в президенты пообещал раскрыть информацию об НЛО

Контакты жителей Кавказа со снежными людьми

Межзвездную пыль нашли в снегах Антарктиды

Мир на грани крупного глобального кризиса

Может ли возникнуть жизнь на Юпитере

Можно ли построить город на астероиде

Немецкая рота, пропавшая под Амьеном

Необычное явление в Павловском дворце

Нибиру приближается, а Россию ждут кардинальные перемены

НЛО летают вокруг Зоны 51

Оптическая иллюзия поставила зрителей в тупик

Охотник из Пензы уверен, что видел снежного человека

Пикник на обочине или Аномальные зоны России

Планеты у звезды Тигардена обитаемы

Пожары в Сибири - дело рук США

Политик пообещал раскрыть тайны НЛО

Пропавшая китайская дивизия под Нанкином

Роскосмос запатентовал спутник-самоубийцу

Самые жуткие картины всех времен

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика