» » Кандидат на темную материю может показывать необычные эффекты

Кандидат на темную материю может показывать необычные эффекты

Кандидат на темную материю может показывать необычные эффекты
Художественный образ аксиона, гипотетической элементарной частицы, которая была использована для объяснения того, почему симметрия зарядовой четности сохраняется в квантовой хромодинамике. С тех пор они были предложены как ведущие кандидаты на темную материю. © RAMON ANDRADE 3DCIENCIA / SCIENCE PHOTO LIBRARY.

Гипотетическая частица, способная решить одну из самых больших загадок в космологии, стала чуть менее загадочной. Физики RIKEN раскрыли математические основы, которые могут объяснить, как так называемые аксионы могут генерировать струнные сущности, которые создают странное напряжение в лабораторных материалах.

Аксионы были впервые предложены в 1970-х годах физиками, изучающими теорию квантовой хромодинамики, которая описывает, как некоторые элементарные частицы удерживаются вместе внутри атомного ядра.

Проблема заключалась в том, что эта теория предсказывала некоторые странные свойства известных частиц, которые не наблюдаются. Чтобы исправить это, физики постулировали новую частицу, позже названную аксионом, в честь марки стирального порошка, поскольку она помогла навести порядок в теории.

Вскоре физики поняли, что аксионы могут решить и космическую головоломку. Считается, что более 80% материи во Вселенной состоит из загадочного невидимого вещества, получившего название темной материи.

«Аксионы являются кандидатом на образование темной материи, но мы еще не нашли их», – говорит Йошимаса Хидака из Междисциплинарной программы теоретических и математических наук RIKEN. Аксионы могли иметь нужные свойства, поэтому физики искали признаки их существования в многочисленных экспериментах.

В июне 2020 года эксперимент XENON1T в лаборатории Гран-Сассо в Италии сообщил, что они могли обнаружить аксион, но этот результат еще не подтвержден.

Но есть еще одна область, где можно изучать свойства аксионов. Физики могут создавать в лаборатории экзотические материалы, называемые топологическими изоляторами, которые проявляют странные свойства, например, проводят электричество на своей поверхности, оставаясь при этом электрическими изоляторами внутри.

Такие материалы демонстрируют другое странное поведение. Иногда их электроны группируются и движутся таким образом, что кажется, что материал состоит из «квазичастиц» с необычными свойствами. Это может создать неожиданное напряжение на материале, называемое аномальным эффектом Холла.

Также предсказывается, что аксион возникает таким же образом в топологических изоляторах, где он должен взаимодействовать с частицами света или фотонами иначе, чем с обычными частицами.

Йошимаса Хидака и двое его коллег изучили теорию взаимодействия аксионов и фотонов. Несмотря на то, что аксионы являются точечными частицами, физики подсчитали, что в материалах свет на самом деле может взаимодействовать с протяженными нитевидными конфигурациями, состоящими из аксионов, называемыми аксионными струнами. Это привело бы к аномальному эффекту Холла, который наблюдается в экспериментах.

«Мы нашли математическую структуру, лежащую в основе этого явления», – сказал Йошимаса Хидака.

Yoshimasa Hidaka et al. Higher-form symmetries and 3-group in axion electrodynamics, Physics Letters B (2020). DOI: 10.1016/j.physletb.2020.135672

16 ноябрь 2020 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Солнечные аксионы не могут объяснить избыток событий на детекторе XENON1T

Аксионы - это гипотетические частицы, которые были впервые введены для объяснения необычных наблюдений, связанных с сильными ядерными взаимодействиями

Правда ли, что ученые обнаружили частицу, связанную с темной материей?

Физики говорят, что нашли доказательства существования неуловимой элементарной частицы аксион, которая может входить в состав загадочной темной материи. Исследовательский проект по изучению темной

Под землей начали поиск загадочного темного света

Китайские физики начали поиск гипотетических частиц, называемых темными фотонами и являющихся кандидатами на роль темной материи.

По теории струн нанесен серьезный удар

В сердце галактического скопления, расположенного в 200 миллионах световых лет от нас, астрономы не обнаружили гипотетические частицы, называемые аксионами.

Во Вселенной нашли гигантские квантовые аномалии

В ходе компьютерного моделирования Вселенной физики Массачусетского технологического института в США выявили гигантские квантовые эффекты, видимые в структуре формирующихся галактик....
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Пробуждение НьирагонгоНеоготический замок на итальянском островеОренбургские козы под ТулузойКак покорить Эверест?Техасский дом для летучих мышей2000 л.с. за 2 миллиона евро«Вечная молодость» насекомыхКак Щедрину роман Некрасова не понравился