Физики нашли способ создавать частицы темной материи

Группа физиков представила новый подход к созданию гипотетических частиц темной материи, используя ускорители частиц для «извлечения» аксионов прямо из пустоты. Это стало возможным благодаря динамическому эффекту Казимира, который показывает, что даже в «пустом» вакууме происходят колебания квантовых полей. Ученые уверены, что если разогнать атомные ядра до достаточно высоких скоростей, они смогут «встряхнуть» вакуум так, что из него начнут появляться пары аксионов. Исследование опубликовано в журнале Physical Review D (PRD).

Идея была выдвинута специалистами из Центра имени Гельмгольца в Дрездене. Основой для этой теории послужил принцип Казимира, согласно которому вакуум не является пустым, а заполнен квантовыми флуктуациями. Быстро движущееся ядро может преобразовывать энергию этих флуктуаций в реальные частицы. В этом контексте пустота для ускоренного ядра представляется как «теплая ванна» частиц, из которой аксионы могут «выбиваться» (эффект Унру).

Аксионы — это гипотетические, очень легкие частицы, существование которых до сих пор не было подтверждено экспериментально, однако они считаются одним из главных претендентов на роль компонентов темной материи. Темная материя, будучи невидимой и не взаимодействующей с обычным веществом, составляет значительную часть массы во Вселенной и предотвращает распад галактик.

Согласно расчетам авторов, в процессе «касательных» столкновений тяжелых ионов, когда ядра почти мимо проходят друг мимо друга, могут образовываться запутанные пары аксионов. Это открывает возможность использования существующих ускорителей для проверки данной гипотезы. На данный момент это предложение остается теоретическим, а обнаружение аксионов — задачей будущего. Однако сама концепция получения темной материи «из ничего» подчеркивает, насколько необычными могут быть пути к разгадке одной из самых больших тайн физики.

Темная материя представляет собой одну из наиболее сложных загадок современной науки. Ее существование выводится из наблюдений за движением звезд и галактик, но частицы, из которых она состоит, до сих пор не были зафиксированы ни в одном эксперименте. Ученые продолжают искать их в глубоких подземных детекторах, в космосе и на ускорителях. Аксионы особенно интересны, поскольку они могут помочь решить и другие давние проблемы в физике.

Недавно астрофизики также обнаружили механизм, позволяющий Вселенной избежать мгновенного распада, что добавляет новый уровень понимания к исследованию темной материи.

Читайте также: