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
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - ...
Последние аномальные новости

Аномальные грозы в Индии за 10 дней убили больше людей, чем за год

Аномальные явления в СССР

Бизнесмен купил город-призрак и поверил в мистику

Борджиа - династия чудовищ

Всплыло видео с погибшими на перевале Дятлова туристами

Высота 611 манит любителей тайн

Грант на развитие исследований ИИ получил ЯрГУ

Дельфина-альбиноса встретили в Черном море

Дом с привидением ни кто не хочет брать

Женщину ударила молния внутри дома

Загадочная Хакасия. Петроглифы и местный Стоунхендж

Зловещие фигуры на фото

Изображены ли пришельцы на православных иконах

Кориканча - храм Солнца в Перу

Летающих гуманоидов заметили в небе над Флоридой

Мужчина заметили НЛО в Сызрани

Над всей территорией США наблюдали множество НЛО

Найдены следы древней цивилизации на дне океана

Нашли пауков, которые строят входные двери в норы

Невидимый сосед по палате бил пациента

НЛО снова появились в Челябинской области

Обнаружили новый физический парадокс

Огромная птица унесла акулу

Один и тот же НЛО наблюдали в США и Индонезии

Саванты - гениальные безумцы

Семья купила квартиру, но в ней уже кто-то жил

Собаки, коты и змеи видят привидения

Сталина заподозрили в атаках инопланетян на США

Тайна Бермудского треугольника раскрыта

Технологию инопланетян испытали в Австрии

Томас Эдисон изобрел приборы для связи с умершими

Что станет сигналом скорого переворота Земли

Девушка обнаружила в своем доме картошку-мутанта

Драконы есть во всех мифологиях мира

Животные могут предсказывать землетрясения

Жуткие угри

Загадка сверхтвердого материала

Искусственные языки. Клингонский, синдарин, новояз

Как дышит цыпленок внутри яйца

Как жизнь на Земле поможет найти жизнь на Марсе

Коронавирус схож с вирусом, который нашли в китайской пещере

Мальчик уже два года боится невидимого черного медведя

Мужчина увидел огромную змею

НАСА открыло параллельную Вселенную

Пожарный столкнулся с агрессивным бигфутом

Попобава - бич Танзании

Сдвиг континентов начался

Скоро в продажу поступят высокотехнологичные секс-куклы

Таинственный обитатель ионосферы земли

Человек - неотеническая личинка крупной обезьяны

Вымышленные животные, оказавшиеся настоящими

Депутат назвал причины гибели группы Дятлова

Есть ли спутники у экзолун

Жители Земли увидят парад планет

Загадка деревни, где девочки превращаются в мальчиков

Затмение может запустить еще одну революцию

Караундж нуждается в охране и заботе

Комплексы С-500 будут сбивать спутники

Коронавирус стал причиной 4-часовой эрекции

Кот из Британии дожил до 31 года

Необъяснимые встречи новороссийцев с НЛО

НЛО замечен над Гранд Каньоном

Огромная башня найдена в кратере на Луне

Оранжевый диск замечен над Аргентиной

Охотники за привидениями ищут призрак молодой девушки

Охотники за привидениями ищут призрака на месте исторического убийства

Похищение людей пришельцами

Преданный пес погиб сразу после смерти хозяйки

Призрак девочки преследует посетителей замка Монтебелло

Рисунок на поле появился в Польше

Ровер размером с коробку вернет США на Луну

Спутники будут уничтожать космический мусор лазером

Страшное предсказание Ванги

США создадут виртуальную пограничную стену

Температурную аномалию обнаружили в пещере Таврида

Теория формирования Луны может быть неверна

Туристов будут выпускать в открытый космос

Хрономираж замечен в Антарктиде

Что будет с Землей, если человечество вымрет

Что искусственный интеллект видит в зеркале

Британское правительство купит OneWeb для слежки

Где в Подмосковье можно увидеть пришельцев

День НЛО в Запорожье

Дыра, ведущая в центр Земли, появилась в Атлантике

Женщина приехала на пикник и встретила неандертальцев

Как древние греки защищались от зомби

Как работают алтайские уфологи

Камни в основании Стоунхенджа доставлялись по земле

Компания Google составила карту активности пришельцев

Машинист увидел стоящую на рельсах собаку с красными глазами

Муж не знал, как жена забеременела, а стоило присмотреться к коту

На Земле начинаются чудеса

Над Токио взорвался метеорит

Началось нашествие жуков на Землю

Недалеко от Кыштыма уфологии проведут экспедицию

Оглушительный взрыв в небе над городом Аспен

Почему существование экзопланет может быть плохим знаком

Сбывшиеся предсказания Нострадамуса

Свидетельства появления НЛО в небе над Россией

Странная история Шевальского замка

Таинственные существа

Телеканал History покажет сериал 'НЛО. Опасные контакты'

Третий Храм будет построен через год

Тысячи морских звезд вымыло на пляж Южной Каролины

Уфолог назвал любимые пришельцами места в Москве

Уфологи показали, где в Барнауле можно встретить НЛО

ФБР признало Украину родиной снежного человека

Флот шарообразных НЛО завис в небе над Колумбусом

Что думают в Абхазии об НЛО

Экзопланеты, которых не должно быть

Какой лисапед лучше всего купить для деток от пяти лет

Алюминий нашли в атмосфере экзопланеты

Аномальный туризм в России

Верите ли вы в паранормальные явления

Власти Китая собираются стерилизовать тысячи женщин

Всемирный День уфолога

Гигантская анаконда в джунглях Амазонки

Годзилла проснулся в горах Гуйчжоу

Девушка с трех лет слышит странные голоса

Женщина увиделя призрака, когда взглянула на экран видеоняни

Жуткая чупакабра

Загадка появления аномальных частиц из космоса

Загадочные контакты с пришельцами

Загадочные помощники. Что защищает население от коронавируса

Как найти следы снежного человека

Массивный НЛО покидает Солнце

Мифический Кракен

На ранчо захвачена летающая тарелка

Необъяснимая пандемия у слонов в Африке

Нерешенная тайна Фастуокеров

НЛО замечен над Пуэрто-Рико

НЛО над Мичиганом 1994 год

Обезьяна выжила после пересадки ей печени свиньи

Обнаружили новую частицу - тетракварк

Открыли самую тяжелую землеподобную планету

Почему люди продолжают верить в экстрасенсорные способности

Правила поведения в доме для борьбы с нечистой силой

Пропавшие 411 и спонтанное образование порталов

Расшифрованы предсказания Книги вечности

События, подтверждающие существование НЛО

Фильм 1947 года предсказывает смартфоны и другие современные технологии

Американская вакцина от коронавируса будет стоить $3120

Аномально густые волосы новорожденного ребенка

Аномальное нашествие змей в Томской области

Всемирный день НЛО

Девушка несколько лет носила корсет

Как из Марса сделать Землю

Мистическая деталь помогла найти место захоронения фронтовика

Наблюдение НЛО в Норвегии 1760 года

Наименее правдоподобные фантастические фильмы

Нас похитили пришельцы, чтобы ставить над нами опыты

Обществу Аненербе исполнилось 85 лет

По астрологическим предсказаниям 2020 год станет решающим

Повезет ли людям поселиться на других планетах

Под Новороссийском обнаружили неизвестный дольмен

Таинственное исчезновение массивной звезды

Таксист встретил НЛО

У Земли пока нет средств защиты от опасных астероидов

Употребление вина улучшает умственные способности

Центр тяжести Солнечной системы смещается

Черная фигура в спальне

Шансы падения на Землю астероида-убийцы

Шаровая молния попала в здание школы

Шаровая молния спалила гараж

Экзопланета, которая горячее некоторых звёзд

Эксперт объяснил неуловимость снежного человека

Американская летающая тарелка 1959 года

Армаду НЛО сняли в Бразилии

Бельгийский инцидент. Нашествие НЛО в 1989-1990 годах

Девять процентов россиян не поддерживают внедрение 5G

Депутат предложил запретить магов и экстрасенсов

Десять казней египетских обрушились на Китай

Добывать полезные ископаемые с астероидов

Жуткая история из Мексики

Загадочный феномен Бетельгейзе

Крушение НЛО в Шэг-Харбор в 1967 году

НЛО заметили над Саратовым

НЛО отключил 16 ядерных ракет на базе в Монтане

НЛО трансформер на видео Министерства обороны США

Новая загадка древнего города Теотиуакан

Осенью каждый из мегаполисов накроет Белое облако

Особенности наблюдения за парадом планет

Предсказано существование нового атомного ядра

Рисунок на поле появился в графстве Хэмпшир

Тайна аномальных зон в коре Земли

Эзотерики и мастера духовных практик собрались на Космофорум 2020

Подписка на новости
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика