Планета Земля превратилась в гигантский детектор тёмной материи

Международная группа физиков использовала саму планету Землю в качестве гигантского детектора частиц тёмной материи. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Прогресс оф Теоретикал анд Экспериментал Фйсикс, были проанализированы измерения магнитного поля, собранные обсерваторией Эскдалемьюир в Шотландии за более чем десять лет. Учёные обнаружили 65 стабильных сигналов, которые невозможно объяснить обычными шумами, и одновременно установили наиболее строгий прямой предел для свойств аксионов. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает .

Аксионы — это гипотетические сверхлёгкие частицы, которые почти не взаимодействуют с обычной материей и беспрепятственно проходят сквозь неё. Если они существуют, то могут составлять около 85 процентов невидимой и недоступной для обнаружения приборами массы Вселенной, проявляющей себя лишь через гравитацию. Согласно теории, при прохождении через Землю аксионы должны взаимодействовать с глобальным магнитным полем планеты и порождать низкочастотные электромагнитные волны.

Новый метод и строгий анализ

Как сообщает иксбт.ком, вместо создания дорогостоящих новых устройств исследователи использовали готовые данные обсерватории Эскдалемьюир на юге Шотландии. С сентября 2012 года по ноябрь 2022 года этот центр фиксировал колебания магнитного поля с частотой 100 раз в секунду. Огромный массив данных разделили на 9909 восьмичасовых фрагментов, в каждом из которых искали устойчивые пики на постоянной частоте, характерные для аксионов.

На этапе первичного отбора было найдено более 800 кандидатов. Затем проверили наличие сигнала не только на протяжении всего периода, но и в каждом наблюдении, после чего их число сократилось до 375. На следующем этапе исключили подозрительные фиксированные частоты, создаваемые электронными системами, и осталось 65 сигналов. Однако подтвердить их реальность на основании данных только одной точки невозможно, поскольку такой сигнал одновременно должны регистрировать магнитометры в разных уголках нашей планеты.

Научные результаты и перспективы

В областях, где надёжные сигналы обнаружены не были, авторы рассчитали верхний предел силы взаимодействия аксионов с фотонами. Для массы около 3×10^-14 электронвольт этот показатель оказался самым строгим результатом среди всех прямых измерений в данном диапазоне. Он оказался в 100 раз точнее результата европейского эксперимента КАСТ.

Главное преимущество этого подхода заключается в том, что он не опирается на сложные предположения о далёких галактических скоплениях, а основывается только на воспроизводимых условиях на Земле. Наблюдения дополнительно усиливаются эффектом резонансов Шумана — глобальных электромагнитных колебаний между поверхностью Земли и ионосферой. На следующем этапе учёные планируют проверить эти 65 кандидатов по данным других обсерваторий мира.