Наблюденията на движението на неутрони и атоми на тежки метали при ултра ниски температури показват, че най-леките форми на аксиони, частици от "лека" тъмна материя, не могат да съществуват по принцип, което отново усложнява търсенето му, според статия, публикувана в списанието Physical Review X …
„Тези резултати отварят нов прозорец за търсене на тъмна материя. Те показват, че аксионите по принцип не могат да съществуват в много широк спектър от маси и енергии, което забележимо намалява полето, където трябва да търсим следи от това мистериозно вещество. Можем да кажем, че търсенето ни започва отначало “, казва Никълъс Айрес от университета в Съсекс (Обединеното кралство).
Дълго време учените вярвали, че Вселената се състои от материята, която виждаме и която е основата на всички звезди, черни дупки, мъглявини, струпвания от прах и планети. Но първите наблюдения на скоростта на движение на звездите в близките галактики показаха, че звездите в техните покрайнини се движат в тях с невъзможно висока скорост, която беше около 10 пъти по-висока от изчисленията на базата на масите на всички звезди в тях.
Причината за това според учените днес е била така наречената тъмна материя - мистериозно вещество, което представлява около 75% от масата на материята във Вселената. Обикновено всяка галактика има около 8-10 пъти повече тъмна материя от видимия си братовчед и тази тъмна материя държи звездите на място и не им позволява да се разпръснат.
Днес почти всички учени са убедени в съществуването на тъмна материя, но нейните свойства, освен очевидното й гравитационно влияние върху галактиките и галактическите клъстери, остават загадка и обект на спор сред астрофизиците и космолозите. Дълго време учените предполагат, че той е съставен от свръхтежки и "студени" частици - "кичури", които не се проявяват по никакъв начин, освен чрез привличане на видими струпвания на материя.
Неуспешното търсене на „WIMP“през последните две десетилетия накара много теоретици да повярват, че тъмната материя всъщност може да бъде „лека и пухкава“и се състои от така наречените аксиони - ултра леки частици, подобни по маса и свойства на неутрино.
Айрес и неговите колеги всъщност случайно откриха, че най-леките видове аксиони, за които теоретиците често говорят, не могат да съществуват по принцип, анализирайки резултатите от експеримента CryoEDM, който е изключително далеч от космологията и тъмната материя.
Този проект, според физика, е стартиран преди две десетилетия за точно измерване на едно от най-малките фундаментални величини - неутронния диполен момент. Под тази дума физиците разбират как се разпределят областите с положителни и отрицателни заряди вътре в неутрона и дали неутронът наистина е напълно електрически неутрална частица.
Промоционално видео:
В CryoEDM физиците се опитват да намерят диполния момент на неутрона, като наблюдават как „супа“от единични атоми на рядък изотоп на живак и неутрони реагира на резки промени в посоката и силата на електрическото поле, в рамките на което се намират. Ако неутронът има диполен момент, тогава неговото въртене ще се „трепне“по специален начин, когато полето „се обърне“, което може да се „види“, като наблюдава как се променя поляризацията на частицата.
Анализирайки данните, получени от детекторите CryoEDM през първия период на тяхната работа, учените забелязват, че точността на тези наблюдения е толкова висока, че поведението на живачни и неутронни атоми ще бъде силно повлияно от взаимодействията на техните субатомни частици с аксиони. С други думи, ако съществуват аксиони, тогава те ще предизвикат друг вид трептене и силата им ще зависи пряко от масата на частиците от тъмна материя.
Както е показано от многократен анализ на данните на CryoEDM, нищо подобно не се наблюдава в поведението на живак и неутрони, което показва фундаменталното отсъствие на най-леките версии на аксиони, чиято маса е милиони и десетки милиарди пъти по-малка от тази на електрон.
Такива резултати, както подчертава Айърс, не изключват възможността за съществуване на други видове аксиони, но забележимо стесняват размера на полето, където съществуването им остава допустимо от гледна точка на науката. Напълно възможно е тъмната материя да не се състои от свръхтежка или свръхлеки частици, подобни на видимата материя, но има съвсем различно естество, за което все още не сме предполагали, заключават авторите на статията.