Ее природа и свойства все чаще становятся предметом ожесточенных споров среди ученых
Физики получили на детекторе темной материи ORGAN исчерпывающие свидетельства того, что легкая форма этой загадочной субстанции, чьи частицы обладают массой в 63-67 микроэлектронвольт (мкэВ), не может существовать в природе. Выводы ученых были опубликованы в статье в журнале Science Advances.
"Некоторые минимальные расширения Стандартной модели физики частиц предсказывают, что легкая форма темной материи будет обладать массой в промежутке между 63 и 67 мкэВ. Наши первые поиски этих частиц на установке ORGAN исключили возможность их существования в природе в широком диапазоне энергий", - пишут исследователи.
Несмотря на то, что ученые не сомневаются в существовании темной материи, ее природа и свойства сегодня все чаще становятся предметом ожесточенных споров среди физиков. Дело в том, что за последние два десятка лет исследователи не нашли никаких намеков на то, что она состоит из так называемых вимпов - сверхтяжелых и холодных частиц, никак не проявляющих себя, кроме как притягивая видимые скопления материи.
Их безуспешные поиски заставили многих космологов предположить, что темная материя на самом деле может состоять из так называемых аксионов, сверхлегких частиц, похожих по массе и свойствам на нейтрино. Первые их поиски тоже закончились безрезультатно, однако два года назад физики, работающие с детектором XENON 1T, открыли первые потенциальные свидетельства существования этой формы темной материи.
Поиски легкой темной материи
Группа физиков под руководством Майкла Тобара, профессора университета Западной Австралии в Кроули, уже несколько лет пытается найти еще один тип аксионов, обладающих значительно более тяжелой массой - около 63-67 мкэВ, чем гипотетические частицы, открытые на детекторе XENON 1T.
Как отмечают ученые, существование этой формы легкой темной материи допускается теорией SMASH, одним из самых популярных расширений Стандартной модели физики частиц, которое минимально отличается от существующих теорий. Эта теория, по словам ее авторов, позволяет решить пять ключевых проблем космологии и физики частиц путем добавления одного скрытого свойства пространства, похожего на так называемое поле Хиггса, которое придает массу всем частицам материи.
Профессор Тобар и его коллеги попытались обнаружить предсказываемые этой теорией аксионы при помощи разработанного ими детектора ORGAN. Он представляет собой сверхчувствительный датчик электромагнитных волн, способный улавливать вспышки микроволнового излучения, которые возникают при распадах аксионов в результате их столкновений с фотонами определенных энергий.
Первый месяц работы этой установки показал, что аксионы с массой в 63-67 мкэВ, чье существование предсказывается теорией SMASH, в принципе не могут существовать в реальности. Последующие замеры при помощи ORGAN, как надеются исследователи, помогут им расширить этот диапазон масс до 50-200 мкэВ, что позволит проверить все возможные комбинации свойств аксионов, допустимые в рамках данной теоретической модели.
По информации https://nauka.tass.ru/nauka/15149973
