|
Исследователи ищут загадочную частицу темной материи
|
|
|
|
Физики из Копенгагенского университета начали использовать гигантские магнитные поля скоплений галактик для наблюдения за удаленными черными дырами в поисках неуловимой частицы, которая десятилетиями ставила ученых в тупик. Это история о крайностях, которые трудно постичь. Самые тяжелые структуры во Вселенной, скопления галактик, в квадриллион раз массивнее Солнца. А аксионы, загадочные теоретические частицы, намного, намного легче даже самого легкого атома.
|
|
|
|
Аксион - это гипотетическая элементарная частица, которая может стать ключом к пониманию темной материи, неизвестного вещества, которое, как считается, составляет около 80% массы нашей Вселенной.
|
|
|
|
Пока никто не доказал существование аксионов, что ускользало от исследователей на протяжении десятилетий. Но с помощью хитроумного трюка, связанного с далекими галактиками, физики из Копенгагенского университета, возможно, подошли ближе, чем когда-либо прежде.
|
|
|
|
Вместо того чтобы использовать ускоритель частиц на Земле, как в ЦЕРНе, исследователи обратились к космосу и использовали его как своего рода гигантский ускоритель частиц. В частности, они искали электромагнитное излучение, исходящее из ядер далеких и очень ярких галактик, в центре каждой из которых находится сверхмассивная черная дыра.
|
|
|
|
Затем они наблюдали за этим излучением, когда оно проходило через обширные магнитные поля, обнаруженные в скоплениях галактик, где часть его гипотетически могла трансформироваться в аксионы. Это преобразование оставило бы после себя крошечные случайные флуктуации в данных. Но каждый сигнал настолько слаб, что сам по себе теряется в фоновом шуме Вселенной.
|
|
|
|
|
|
|
Поэтому исследователи представили новую концепцию. Вместо этого они наблюдали в общей сложности 32 сверхмассивные черные дыры, расположенные за скоплениями галактик, а затем объединили данные своих наблюдений.
|
|
|
|
Когда исследователи изучили полученные данные, они были удивлены, обнаружив закономерность, напоминающую сигнатуру неуловимой частицы аксиона.
|
|
|
|
"Обычно сигнал от таких частиц непредсказуем и проявляется как случайный шум. Но мы поняли, что, объединив данные из множества различных источников, мы преобразовали весь этот шум в четкую, узнаваемую картину", - объясняет Олег Ручайский, доцент Института Нильса Бора Копенгагенского университета и старший автор статьи в журнале Nature Astronomy под названием "Ограничения на аксионоподобные частицы из активные ядра галактик, видимые сквозь скопления галактик", которая пытается изучить аксион.
|
|
|
|
Он добавляет: "Это проявляется в виде уникальной пошаговой схемы, которая показывает, как могло бы выглядеть это преобразование. Мы рассматриваем это только как намек на сигнал в наших данных, но это все равно очень заманчиво и захватывающе. Вы могли бы назвать это космическим шепотом, который теперь достаточно громкий, чтобы его можно было услышать".
|
|
Мы ближе к открытию темной материи
|
|
|
|
Хотя обнаруженная учеными закономерность не является однозначным доказательством существования аксионов, исследование Ручайского и его коллег приближает нас к пониманию того, что такое темная материя.
|
|
|
|
"Этот метод значительно расширил наши знания об аксионах. По сути, это позволило нам нанести на карту большую область, которая, как мы знаем, не содержит аксиона, что сужает пространство, где его можно найти", - говорит постдок Лидия Задорожная, научный сотрудник Института Марии Кюри им. Нильса Бора, которая является одним из ведущих авторов новой статьи.
|
|
|
|
Хотя этот эксперимент был сосредоточен на определенном типе электромагнитного излучения, известном как гамма-лучи, метод также может быть использован для других типов излучения, таких как рентгеновские лучи.
|
|
|
|
"Мы очень рады, потому что это не единовременное достижение. Этот метод позволяет нам выйти за пределы предыдущих экспериментов и открыл новый путь к изучению этих неуловимых частиц. Этот метод может быть повторен нами и другими группами в широком диапазоне масс и энергий. Таким образом, мы сможем добавить больше кусочков к головоломке объяснения темной материи", - говорит Задорожная.
|
|
|
|
Источник
|
