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
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
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 - ...
Последние аномальные новости

Волосы ангела нашли на траве в Вирджинии

Жилье уральского человека-крота выставили на продажу

ИИ научили распознавать отредактированные лица

Истории о пугающих деревьях

Как много денег потребуется для возврата на Луну

Конец света 22 июня. Нашли неопровержимые доказательства

Конец эволюции человека

Кто построил город-призрак в Намибии

Кто такие полтергейсты

Лох-Несское чудовище снова появилось

МГУ займется изучением теории струн и голограммами черных дыр

Монстра Огопого сняли в озере Оканаган

Нашли искусственные острова старше Стоунхенджа

Преступления, на которые люди пошли после общения с духами

Признаки склонных к ясновидению людей

Самые известные призраки

Солнечная активность не помешает полетам на Луну и Марс

Теория заговора о Розуэлле, теперь с манекенами

Университеты в США, где наблюдаются паранормальные явления

Японец выложил за черный арбуз целое состояние

Аномально высокая активность в Зоне-51

Атланты вернулись на пирамидальном корабле

В Индии одержимая женщина ползла по стене госпиталя

В России создают детей с измененной ДНК

Вертолёт ВВС США удирает от инопланетян

Гаркун - похититель девиц

Зона 51. Самая запретная военная база в мире

Иоганна Кеплера уличили в занятиях алхимией

Корабль инопланетян найден в Антарктиде

На сколько ваше сознание погружено в Матрицу

НЛО сняли возле Мачу-Пикчу

Откуда взялись новые НЛО

Поваренная соль и космические лучи покрасили поверхность Европы

Поросенок с мордой слона и детским плачем родился в Китае

Призраки воронежской Ротонды

Проект Starshade обещает лучше искать экзопланеты

Странная теория заговора о крысах. Розуэлл и чумные бомбы

Умерла старейшая жительница Великобритании

Фантом Веневитинских болот

Черный монах из Дивногорья

Дельфин с хвостом сирены замечен у побережья Крыма

Дом йети и остатки древней цивилизации в Кузбассе

Жертвы проклятья фараона Тутанхамона

Жуткая кукла Роберт

Изучили состав атмосферы горячего экзоюпитера

Илон Маск рассказал о создании автомобиля-субмарины

Марсоход обнаружил базу инопланетян

Могут ли призраки вселяться в тела манекенов

На Кубани уфологи проверят информацию о кругах на полях

На продажу выставлена средневековая тюрьма с привидениями

НАСА обнаружило в дюнах на Марсе логотип Star Trek

Нашлась загадочная картина да Винчи - Сальватор Мунди

НЛО в виде огненного змея пронесся над США

НЛО удалось снять в Волгограде

Океан Европы похож на земной

Открыли невидимую галактику, сжавшую нашу в гармошку

Откуда у нашей планеты магнитное поле

Петля времени. Бесконечный парк

Петля времени. Два случая со студентом

Петля времени. Дежа Вю

Почему снятся покойные родственники

Проклятая кукла Аннабелль

Проклятый шкаф диббука

Семья, застрявшая во временной петле

Страшное зеркало в Миртовой плантации

Стул смерти Басби

Теория происхождения и эволюции человека - научный фейк

Удивительные места Казахстана

Учёные, ставшие фантастами. Айзек Азимов и Нил Стивенсон

Эксперты спорят о судьбе Янтарной комнаты

Ведьминская деревня Виля

Военный летчик поделился подробностями о встречах с НЛО

Забавные теории о вторжении инопланетян

Климатологи пугают Апокалипсисом

На орбите идет война. Метеорит в Бразилии

На Солнце могут возникать супервспышки-убийцы

Названа новая причина исчезновения цивилизации майя

Народные приметы для привлечения денег

Радиоактивный туризм. Чернобыльскую зону заполонили туристы

Розовые медузы пролетели над Челябинской областью

Сверхбыстрый НЛО сняли в небе над Польшой

Солдаты-призраки на службе

Спиритизм - реальность или обман

Спутники системы Starlink будут порождать слухи о НЛО

Тайна постройки загадочной пирамиды на Церере

Таинственный самолёт-пуля готовится к первому полёту

У Матушки Природы всегда найдется, чем нас удивить

Ужасающие черепа обнаружили в гробнице майя

Физики не смогли объяснить прозрачность Солнца

Яндекс начнет полноценные испытания беспилотных автомобилей

Более ста загадочных кувшинов обнаружено в Лаосе

Жуткие существа с ранчо Скинуокер

Жуткий зверь из Нью-Джерси

Загадка Кяфарского городища

Земля движется вокруг Солнца по квадратной орбите

Ингушский мальчик отжался 4445 раз и побил рекорд чеченского мальчика

Какие астероиды следует считать опасными

Квантовый двигатель черпает энергию из новой физики

Конспиролог Джулиан Ассанж будет выдан США

Легенды о чудовищном черве из Лэмбтона

Музыканты и ИИ Яндекса выпустили совместный альбом

Найдено возможное место хранения Янтарной комнаты

Началась охота за обитаемыми мирами в системе Альфа Центавра

НЛО заметили в небе над Новокубанском

Новый кандидат на звание темной материи

Обитаемых экзопланет очень мало

Обширные залежи металлов обнаружили на Луне

Определено главное условие рекордного долголетия

Рогатое существо с побережья

Рогатые существа из Белгорода-Днестровского

Рогатый монстр в Айове

Родился ребенок с зеркальным расположением сердца и одним легким

Российский биолог заявил о планах по созданию детей-мутантов

Следы древних цивилизаций на фотографиях Китая

Тайна появления гигантских дыр во льдах Антарктики

Туристы и местные жители будут наблюдать восход солнца в Стоунхендже

У берегов Мексики обнаружен синий НЛО

У подмосковного школьника вырос зуб в яичке

Феномен рыбных дождей

Черное существо с жуткими рогами

В этом мире все еще остается немало необъяснимого

Девушка сбросила 60 кг и чуть не умерла

Еще один НЛО над вечерней Самарой

Загадка семьи с голубой кожей

Инопланетяне сигналят с поверхности Луны

История Демона из Довера

К Земле несется один из самых опасных астероидов

Молебка. Аномальная область в России

Названы четыре возможных варианта Конца света

Неуловимые волки Шунка Варакин

Новая Атлантида. Обнаружен затонувший город Гир-Гер

Обнаружили признаки астероидного Конца света

Пользователи поделились самыми страшными секретами

Предсказанию Нострадамуса о гибели США дали объяснение

Создали тест для проверки работоспособности невозможного двигателя

Солнечное затмение второго июля. С неба на Землю придет Король ужаса

Список самых пугающих встреч с НЛО

Супербыстрый НЛО над Уэльсом

Темные силы хотят изменить орбиту Земли

Уфолог нашел на снимках Аполлона-10 инопланетный корабль

Бездомный читал мои мысли

Джона Кеннеди убили за указ о выпуске долларов

Жители Тулы заметили НЛО

Игровая площадка мертвых детей

Как работает климатическое оружие

Лох-Несский монстр может быть реальным

НАСА изучает инопланетные формы жизни

Невидимка на кухне

Нечто наблюдает за мной

НЛО в небе над Самарой

НЛО заметили в Китае

Ночью над Екатеринбургом появились серебристые облака

Отправка в космос атомных часов спровоцирует конфликт с пришельцами

Призрак на ледовой арене

Призрак питомца

Пять миллионов инопланетян живут среди нас

Скелет инопланетянина заметили на комете

Солнечное затмение второго июля. Куда поедет пророк Иона

Телепатическая связь в больнице

Что-то в шкафу

Букеты для мужчин

Байки и мифы про пришельцев и НЛО

В поляризации реликтового излучения не нашли аномалий

Второй Тунгусский метеорит упадет на Землю 23 сенятбря

Если в доме нечисто

Живой матрас и черная фигура за занавесками

Жители 70 стран дадут имена планетным системам

Земля находится под контролем инопланетян

Корни жителей Северной Америки обнаружены в Сибири

Крис Хемсворт верит, что среди нас есть привидения и призраки

Луна является частью Марса

Мужчина взломал запертый 40 лет назад сейф

НАСА продаст космическим туристам билеты на МКС

НАСА протестировало вертолет для полетов на Марсе

Оптические иллюзии заставляют нас верить в чудеса

Пророчество Вернера фон Брауна

Пугающие деревья

Раскрыли тайну улыбки Моны Лизы

Странные облака закрыли небо над Лондоном

Уличная камера сняла домового

Ядерные облака расцвели над Польшей

Популярные наружные рекламные конструкции - ситиформаты

ВМФ США испытал подходящий для Луны рельсотрон

Врачи нашли живого паука в ухе пациентки

Встреча авианосца Нимиц с НЛО

Галлюциногенные грибы узаконили в Окленде

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