В Казани предложили новый способ поиска тёмной материи

Большинство специалистов считает, что тёмная материя состоит из неизвестных науке частиц и одним из перспективных кандидатов на эту роль являются аксионы, гипотетические сверхлёгкие частицы, способные взаимодействовать с фотонами. Эта гипотеза настолько популярна, что недавно был запущен сверхчувствительный детектор для их поиска.

Александр Балакин и Дмитрий Грошев из Казанского федерального университета предложили новый способ обнаружения аксионов. Их статья опубликована в журнале Physical Review D.

Как показано в предыдущих теоретических исследованиях, аксионы могут образовывать так называемые аксионные дионы. Такой объект обладает электрическим и магнитным полем, причём оба этих поля имеют одинаковую геометрию: силовые линии радиально расходятся во все стороны. Отметим, что в классической электродинамике существование дионов невозможно.

Балакин и Грошев рассчитали, как будут себя вести дионы в сильном магнитном поле, которое встречается у некоторых астрофизических объектов, например, у нейтронных звёзд. В частности, их интересовало, какое воздействие они окажут на космическую плазму (ионизированный газ).

Рассмотрим плазму из электронов и протонов. Как известно, протоны примерно в тысячу раз тяжелее электронов. Поэтому мощное гравитационное поле разделит частицы: протоны соберутся преимущественно внизу, а электроны наверху. При этом возникнет дополнительное электрическое поле, как всегда бывает при разделении разноимённых зарядов.

Если же плазма состоит из электронов и их античастиц позитронов, то гравитация не окажет такого влияния. В самом деле, масса электронов и позитронов одинакова, и сила тяжести не может их разделить.

К чему это мы? Как выяснили авторы, в присутствии аксионных дионов и сильного магнитного поля даже электрон-позитронная плазма разделяется на верхний и нижний слои с образованием дополнительного электрического поля.

Остаётся понять, как это должно повлиять на наблюдаемые свойства космических объектов.

    "В данный момент наши усилия направлены на то, чтобы на основании теории сформулировать конкретные предложения, адресованные астрофизикам, для наблюдений, которые помогли бы обнаружить следы аксионов, оставленные в звёздной плазме, и, возможно, разгадать одну из главных загадок современной физики космоса – идентифицировать частицы, формирующие тёмную материю" – замечает Балакин.