Вчені знайшли підтвердження існування загадкових частинок темної матерії

10,8 т.
Фізики знайшли підтвердження існування аксионів

Вчені знайшли теоретичний доказ існування загадкових елементарних частинок темної матерії – аксионів. З їхньою допомогою вдалося пояснити аномальне явище в поведінці електромагнітних полів.

Про це повідомило наукове видання Phys.org. Фізики японського науково-дослідного інституту RIKEN з'ясували, що аксиони здатні генерувати струнні суті всередині топологічних ізоляторів.

Аксиони були вперше запропоновані в 1970-х роках фізиками, які вивчають теорію квантової хромодинаміки, яка описує, як деякі елементарні частинки утримуються разом всередині атомного ядра.

Проблема полягала в тому, що ця теорія пророкувала деякі дивні властивості відомих частинок, що не спостерігалися. Щоб виправити це, фізики постулювали нову частинку, пізніше названу аксионом, за назвою марки прального порошку, тому що вона допомогла навести порядок в теорії.

Незабаром фізики зрозуміли, що аксиони можуть вирішити і космічну головоломку. Вважається, що більше 80% матерії у Всесвіті складається з загадкової невидимої речовини, що отримала назву темної матерії.

"Аксиони є кандидатом на утворення темної матерії, але ми ще не знайшли їх", – сказав Йошімаса Хідака з RIKEN.

Аксиони могли мати необхідні якості, тому фізики шукали ознаки їхнього існування в численних експериментах.

Але є ще одна область, де можна вивчати властивості аксионів. Фізики можуть приготувати в лабораторії екзотичні матеріали, звані топологічними ізоляторами, які виявляють дивні властивості, наприклад, проводять електрику на своїй поверхні, залишаючись при цьому ізоляторами всередині.

Такі матеріали демонструють іншу дивну поведінку. Іноді їх електрони групуються і рухаються таким чином, що здається, що матеріал складається з "квазичастиц" з незвичайними властивостями. Це може створити несподівану напругу, яку називають аномальним ефектом Холла.

Раніше вчені припускали, що аксион в топологічних ізоляторах повинен взаємодіяти з частками світла або фотонами інакше, ніж із звичайними частинками.

Хідака і двоє його колег тепер вивчили теорію взаємодії аксионів і фотонів. Незважаючи на те, що аксиони представляють собою точкові частинки, команда підрахувала, що в матеріалах світло насправді взаємодіє з протяжними ниткоподібними конфігураціями, що складаються з аксионів, які називаються аксионними струнами. Це призвело б до аномального ефекту Холла, який спостерігається в експериментах.

"Ми знайшли математичну структуру, що лежить в основі цього явища", – сказав Хідака.

Як повідомляв OBOZREVATEL, астрономи виявили феномен, який перевертає уявлення про темну матерію у Всесвіті. У деяких галактиках концентрація темної матерії більш ніж на порядок вище передбачуваного.

Японіяфізика