Вчені використали Землю як детектор темної матерії
Дослідники з Кіотського, Хіросімського та Ніхонського університетів використали магнітне поле й атмосферу Землі як планетарний детектор для пошуку надлегкої темної матерії. Аналіз геомагнітних даних дав змогу посилити обмеження на взаємодію аксіонів зі світлом, а також виявити кілька кандидатів на сигнали темних фотонів, повідомляє ScienceDaily.
Резонатор між Землею та іоносферою
Науковці досліджували два гіпотетичні кандидати на темну матерію — надлегкі аксіони та темні фотони. У розглянутому діапазоні мас ці частинки були б приблизно на 19–21 порядок легшими за електрон.
Простір між поверхнею Землі та іоносферою здатний резонувати з електромагнітними хвилями. Автори розробили теоретичну модель, що враховує електропровідність атмосфери. За їхніми розрахунками, порожнина Земля—іоносфера може посилювати сигнали поблизу 8 Гц, а модель дозволяє надійно аналізувати частоти приблизно до 30 Гц.
Попередні теоретичні підходи могли достовірно описувати лише частоти нижче 1 Гц. Нова модель також передбачає відмінності між можливими сигналами: аксіонний сигнал мав би залежати від місця спостереження та бути найсильнішим у Південно-Східній Азії, тоді як сигнал темних фотонів повинен бути майже однаковим за силою в різних частинах світу.
Більше актуальних новин читайте у Telegram-каналі UA.News.
Аналіз геомагнітних даних
Команда проаналізувала приблизно десять років вимірювань геомагнітного поля, зібраних у 2012–2022 роках Ескдейлм’юрською обсерваторією Британської геологічної служби. Із даних спершу вилучили штучні джерела шуму, після чого шукали стабільні сигнали у вузькому частотному діапазоні, які темна матерія могла б створювати протягом тривалого часу.
Використання Землі як детектора для певного діапазону мас аксіонів дозволило встановити обмеження на їхню взаємодію зі світлом, приблизно у 100 разів суворіші за попередній найкращий результат наземного експерименту. Вони також виявилися зіставними з обмеженнями, отриманими з астрофізичних рентгенівських спостережень Chandra та NuSTAR, хоча такі астрофізичні обмеження залежать від теоретичних припущень.
Кандидати на сигнали темних фотонів
Під час пошуку темних фотонів дослідники виявили кілька сигналів-кандидатів, які потенційно можуть бути пов’язані з темною матерією. Водночас джерело цих сигналів наразі невідоме, а їх не підтверджено як доказ існування темної матерії.
