Физики не нашли аксионную темную материю и ужесточили ограничения
Китайские физики установили новые лабораторные ограничения на взаимодействие аксионной темной материи с обычным веществом. Для этого исследователи несколько недель анализировали редкие транзиентные сигналы в распределенной сети квантовых датчиков, однако статистически значимых событий обнаружено не было. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Темная материя считается одной из главных загадок современной космологии. Ее присутствие подтверждается гравитационными эффектами, но прямых негравитационных взаимодействий пока зафиксировать не удалось. Среди наиболее обсуждаемых кандидатов на роль темной материи — сверхлегкие частицы аксионного типа, которые могут проявляться как поле и образовывать макроскопические структуры.
Одной из гипотез является существование топологических дефектов — так называемых доменных стенок. При пересечении Землей такой области должно возникать кратковременное воздействие на спины частиц, напоминающее слабый псевдомагнитный импульс. Его можно попытаться обнаружить с помощью высокочувствительных магнитных измерений.
Группа ученых под руководством Мин Цзяна и Пэна Синьхуа из Университета науки и технологий Китая создала сеть из пяти датчиков на базе гиперполяризованных ядер ксенона-129. Четыре установки находились в лаборатории Хэфэя, а еще одна — в Ханчжоу, примерно в 320 километрах. Время работы всех устройств синхронизировали по GPS.
Наблюдения проводились с 20 июля по 31 августа 2022 года. Всего удалось собрать 739 часов эффективных данных. Исследователи регулярно проводили калибровку системы и использовали фильтрацию для подавления шумов. Чувствительность измерений достигла уровня нескольких микрорадиан.
В ходе анализа пересечения доменных стенок или других топологических дефектов обнаружено не было. Однако отсутствие сигнала позволило ученым установить наиболее жесткое на сегодняшний день ограничение на связь аксионов с нуклонами в диапазоне масс от 10 пикоэлектронвольт до 0,2 микроэлектронвольта, пишет nplus1.ru.
