Частицы типа аксиона не являются частицами темной материи

Проанализировав большой архив наблюдательных данных, собранных при помощи космического телескопа НАСА «Ферми» исследователи выяснили, что одни из предполагаемых кандидатов на роль частиц темной материи, известные как частицы типа аксиона (axion-like particles, ALPs), на самом деле или не играют большой роли в формировании основных масс темной материи, или попросту не существуют.

Темная материя представляет собой таинственную субстанцию, предположительно, отвечающую за 85 процентов массы Вселенной, в то время как на нормальную материю приходится не более 15 процентов массы нашего мира. Считается, что частицы темной материи не участвуют ни в одном из известных науке видов фундаментальных взаимодействий, кроме гравитационного, а потому остаются недоступными для наблюдений при помощи современных средств наблюдения, основанных на регистрации электромагнитных излучений.

ALP-частицы, предположительно, формируются в результате определенных квантовых взаимодействий и имеют необычное свойство, которое может быть измерено при прохождении этими частицами сквозь мощные магнитные поля: при определенных условиях «невидимые» во всех других случаях ALP-частицы могут трансформироваться в фотоны, частицы, отвечающие за передачу света.

Для проверки этой идеи физики во главе с Мануэлем Мейером, сотрудником кафедры физики Стокгольмского университета, Швеция, проанализировали в новом исследовании гамма-излучение, идущее со стороны очень яркой галактики под названием NGC 1275, расположенной в скоплении галактик Персей, на расстоянии около 240 миллионов световых лет от нас. Пространство между этой галактикой и Землей пронизывают мощные магнитные поля, поэтому в случае существования флуктуаций между состояниями ALP-частицы и фотона, такие фотоны света должны быть обнаружены при наблюдениях излучения галактики NGC 1275.

Однако, проведя анализ архива данных наблюдений, выполненных при помощи космического телескопа НАСА «Ферми», исследователи не обнаружили таких осцилляций.

В дальнейшем исследователи рассчитывают собрать больше данных при помощи космической обсерватории «Ферми», однако в целом похоже, что частицы типа аксиона не взаимодействуют по этой предполагаемой схеме, либо не существуют вовсе.

Исследование вышло в журнале Physical Review Letters.