Ученые разработали метаматериал, похожий по свойствам на легкую темную материю

Ученые из Университета ИТМО (Санкт-Петербург) разработали теоретическую модель и конструкцию нового метаматериала, свойства которого аналогичны проявлениям аксионов — гипотетических частиц, предположительно составляющих так называемую легкую темную материю. Об этом сообщила пресс-служба вуза.

Согласно опубликованной информации, физики подготовили теоретическое описание особого аксионного отклика и предложили методику создания искусственной среды, повторяющей ключевые характеристики этих частиц. По мнению ученых, полученные результаты позволят по-новому взглянуть на фундаментальные квантовые явления.

«Первые данные оказались настолько неожиданными, что на их осмысление и формулировку новой концепции у нас ушло два года. Уверен, эта работа станет отправной точкой для целого научного направления и приведет к новым открытиям», — отметил ведущий научный сотрудник Университета ИТМО Максим Горлач.

Исследователи подчеркивают, что за последние годы ученые по всему миру активно изучают метаматериалы с так называемым аксионным откликом. Эти материалы воспроизводят поведение гипотетических частиц темной материи: их взаимодействие с электрическими зарядами и фотонами описывается уравнениями, аналогичными тем, что применяются в космологии.

Команда из ИТМО обнаружила, что существует альтернативная форма такого отклика, при котором в уравнениях учитываются не только электрические, но и магнитные заряды. При этом искусственные аналоги аксионов демонстрируют схожие оптические эффекты, однако физические процессы в материале отличаются от традиционных моделей.

«Мы выяснили, что метаматериалы с дуальным аксионным откликом рассеивают свет так же, как и обычные, однако в них происходят иные электродинамические процессы. Чтобы доказать наличие новой физики, нам пришлось смоделировать поведение зарядов, находящихся внутри среды», — пояснил аспирант ИТМО Эдуардо Барредо.

Смоделированные расчеты позволили разработать структуру метаматериала, которая четко воспроизводит дуальный аксионный отклик и отличается от ранее известных форм. Ожидается, что эксперименты с такими материалами позволят по-новому интерпретировать существующие данные и заложат основу для нового направления в квантовой физике.

Читайте также: