|
Сужение теоретического пространства для поиска темной материи
|
|
|
|
Аксионный галоскоп CAPP в эксперименте CAST охотился за аксионами из «ореола» темной материи Млечного Пути и сужал теоретическое пространство, в котором можно искать эти гипотетические частицы. Гипотетические частицы, называемые аксионами, могли решить сразу две загадки. Они могли бы объяснить темную материю, загадочное вещество, которое, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной, а также объяснить загадочные свойства симметрии сильного взаимодействия, которое удерживает вместе протоны и нейтроны в атомных ядрах.
|
|
|
|
Но теоретическое пространство возможностей для аксионов огромно, как с точки зрения их массы, так и силы их взаимодействия с другими частицами. Таким образом, поиски Аксиона нацелены на разные регионы этого пространства, каждый поиск приносит с собой возможность открытия, а его результаты определяют будущие поиски. В новой статье, опубликованной в Nature Communications, группа исследователей, работающих над экспериментом CAST в ЦЕРН, сообщает, как они перенацелили часть эксперимента на ранее неизведанную область аксиального пространства.
|
|
|
CAST изначально был разработан для поиска аксионов, исходящих от Солнца. В своем новом исследовании команда CAST поместила резонатор, состоящий из четырех полостей, в одно из двух отверстий экспериментального магнита, чтобы построить детектор аксионов, который вместо этого ищет аксионы из «ореола» темной материи Млечного Пути — аксиона. галоскоп, который они назвали CAST-CAPP. В сильном магнитном поле, например, создаваемом магнитом CAST, аксионы должны преобразовываться в фотоны. Резонатор аксионного галоскопа — это, по сути, радиоприемник, который исследователи могут настроить, чтобы определить частоту этих аксионно-преобразованных фотонов. Но частота аксионной «радиостанции» неизвестна, поэтому исследователи должны медленно сканировать полосу частот, чтобы попытаться определить частоту аксионного сигнала.
|
|
|
|
Резонатор CAST-CAPP можно настроить для приема сигналов аксионов в диапазоне от 4,774 до 5,434 ГГц, что соответствует массам аксионов от 19,74 до 22,47 микроэлектронвольт. Исследователи CAST сканировали эту полосу частот 660 МГц с шагом 200 кГц в течение 4124 часов с 12 сентября 2019 г. по 21 июня 2021 г. и выделили известные фоновые сигналы, такие как беспроводная локальная сеть (WLAN) 5 ГГц, но не выбрали любой сигнал, исходящий от аксионов. Однако данные CAST-CAPP накладывают новые ограничения на максимальную силу взаимодействия аксионов с фотонами для масс аксионов от 19,74 до 22,47 микроэлектронвольт, сужая пространство, в котором можно искать аксионную темную материю. Новые границы дополняют результаты предыдущих поисков аксионов, в том числе результаты другого галоскопа CAST, RADES, данные которого были получены в 2018 году. Охота на темную материю продолжается. Настройтесь на эту станцию еще раз, чтобы проверить обновления от CAST-CAPP или других исследований темной материи, проводимых в ЦЕРН, таких как поиски темной материи, которая может быть произведена на Большом адронном коллайдере.
|
|
|
|
Источник
|
