Ученые нашли подтверждение существования загадочных частиц темной материи

10,6 т.
Физики нашли подтверждение существования аксионов

Ученые нашли теоретическое доказательство существования загадочных элементарных частиц темной материи – аксионов. С их помощью удалось объяснить аномальное явление в поведении электромагнитных полей.

Об этом сообщило научное издание Phys.org. Физики японского научно-исследовательского института RIKEN выяснили, что аксионы способны генерировать струнные сущности внутри топологических изоляторов.

Аксионы были впервые предложены в 1970-х годах физиками, изучающими теорию квантовой хромодинамики, которая описывает, как некоторые элементарные частицы удерживаются вместе внутри атомного ядра.

Проблема заключалась в том, что эта теория предсказывала некоторые странные свойства известных частиц, которые не наблюдались. Чтобы исправить это, физики постулировали новую частицу, позже названную аксионом, по названию марки стирального порошка, потому что она помогла навести порядок в теории.

Вскоре физики поняли, что аксионы могут решить и космическую головоломку. Считается, что более 80% материи во Вселенной состоит из загадочного невидимого вещества, получившего название темной материи.

"Аксионы являются кандидатом на образование темной материи, но мы еще не нашли их", – сказал Йошимаса Хидака из RIKEN.

Аксионы могли иметь нужные свойства, поэтому физики искали признаки их существования в многочисленных экспериментах.

Но есть еще одна область, где можно изучать свойства аксионов. Физики могут приготовить в лаборатории экзотические материалы, называемые топологическими изоляторами, которые проявляют странные свойства, например, проводят электричество на своей поверхности, оставаясь при этом изоляторами внутри.

Такие материалы демонстрируют другое странное поведение. Иногда их электроны группируются и движутся таким образом, что кажется, что материал состоит из "квазичастиц" с необычными свойствами. Это может создать неожиданное напряжение, называемое аномальным эффектом Холла.

Ранее ученые предполагали, что аксион в топологических изоляторах должен взаимодействовать с частицами света или фотонами иначе, чем с обычными частицами.

Хидака и двое его коллег теперь изучили теорию взаимодействия аксионов и фотонов. Несмотря на то, что аксионы представляют собой точечные частицы, команда подсчитала, что в материалах свет на самом деле взаимодействует с протяженными нитевидными конфигурациями, состоящими из аксионов, которые называются аксионными струнами. Это привело бы к аномальному эффекту Холла, который наблюдается в экспериментах.

"Мы нашли математическую структуру, лежащую в основе этого явления", – сказал Хидака.

Как сообщал OBOZREVATEL, астрономы обнаружили феномен, который переворачивает представления о темной материи во Вселенной. В некоторых галактиках концентрация темной материи более чем на порядок выше предполагаемого.

Японияфизика