Pozorovania pohybu neutrónov a atómov ťažkých kovov pri ultranízkych teplotách ukázali, že najľahšie formy axiónov, častice „svetlej“temnej hmoty, v zásade nemôžu existovať, čo podľa článku publikovaného v časopise Physical Review X opäť komplikuje jej hľadanie. …
„Tieto výsledky otvárajú nové okno na hľadanie temnej hmoty. Naznačujú, že axióny nemôžu v zásade existovať vo veľmi širokom spektre mas a energií, čo znateľne zmenšuje pole, v ktorom musíme hľadať stopy tejto záhadnej látky. Môžeme povedať, že naše hľadanie sa začína znova, “povedal Nicholas Ayres z University of Sussex (UK).
Vedci dlho verili, že vesmír pozostáva z hmoty, ktorú vidíme a ktorá tvorí základ všetkých hviezd, čiernych dier, hmlovín, prachových zhlukov a planét. Prvé pozorovania rýchlosti pohybu hviezd v blízkych galaxiách však ukázali, že hviezdy na ich okraji sa pohybujú v nich neuveriteľne vysokou rýchlosťou, ktorá bola asi 10-krát vyššia ako výpočty založené na množstvách všetkých hviezd v nich.
Dôvodom je podľa dnešných vedcov takzvaná temná hmota - záhadná látka, ktorá predstavuje asi 75% hmoty hmoty vo vesmíre. Každá galaxia má zvyčajne asi 8 až 10-krát viac temnej hmoty ako jej viditeľný bratranec a táto temná hmota drží hviezdy na svojom mieste a bráni ich rozptylu.
V súčasnosti sú takmer všetci vedci presvedčení o existencii temnej hmoty, ale jej vlastnosti, okrem jej zjavného gravitačného vplyvu na galaxie a zhluky galaxií, ostávajú záhadou a predmetom kontroverzie medzi astrofyzikmi a kozmológmi. Vedci dlho predpokladali, že je zložená z prehriatych a „studených“častíc - „wimpov“, ktoré sa nijakým spôsobom neprejavujú, s výnimkou prilákania viditeľných zhlukov hmoty.
Neúspešné hľadanie „WIMP“za posledné dve desaťročia viedlo mnohých teoretikov k presvedčeniu, že temná hmota môže byť v skutočnosti „ľahká a našuchorená“a pozostáva z tzv. Axiónov - ultraľahkých častíc podobných hmotou a vlastnosťami ako neutrína.
Ayres a jeho kolegovia náhodou zistili, že najľahšie typy axiónov, o ktorých teoretici často hovoria, nemôžu v zásade existovať a analyzovať výsledky experimentu CryoEDM, ktorý je veľmi vzdialený od kozmológie a temnej hmoty.
Podľa fyzikov bol tento projekt spustený pred dvoma desaťročiami, aby sa presne zmerali jedno z najmenších základných veličín - neutrónový dipólový moment. Týmto slovom fyzici pochopia, ako sú oblasti s pozitívnymi a negatívnymi nábojmi distribuované vo vnútri neutrónu a či je neutrón skutočne elektricky neutrálnou časticou.
Propagačné video:
V CryoEDM sa fyzici snažia nájsť dipólový moment neutrónov pozorovaním toho, ako „polievka“jednotlivých atómov vzácneho izotopu ortuti a neutrónov reaguje na náhle zmeny smeru a sily elektrického poľa, v ktorom sa nachádzajú. Ak má neutrón dvojpólový moment, jeho otáčanie sa zvláštnym spôsobom „trhne“, keď sa pole „preklopí“, čo je „viditeľné“pozorovaním zmeny polarizácie častice.
Pri analýze údajov získaných detektormi CryoEDM počas prvého obdobia ich práce vedci zistili, že presnosť týchto pozorovaní je taká vysoká, že správanie atómov ortuti a neutrónov by bolo silne ovplyvnené interakciami ich subatomárnych častíc s axónmi. Inými slovami, ak existujú axióny, potom spôsobia iný typ kmitania a ich sila bude priamo závisieť od množstva častíc temnej hmoty.
Ako vyplýva z opakovanej analýzy údajov CryoEDM, v správaní sa ortuti a neutrónov sa nepozorovalo nič také, čo naznačuje zásadnú neprítomnosť najľahších verzií axiónov, ktorých hmotnosť je milióny a desiatky miliárd krát menšia ako hmotnosť elektrónu.
Takéto výsledky, ako zdôrazňuje Ayrs, nevylučujú možnosť existencie iných typov axiónov, ale viditeľne zužujú veľkosť poľa, kde je ich existencia z vedeckého hľadiska prípustná. Je celkom možné, že temná hmota netvorí superheavy alebo ultralehké častice podobné viditeľnej hmote, ale majú úplne odlišnú povahu, o ktorej sme sa ešte nerozhodli, autori článku uzatvárajú.
