Исследователи из Токийского университета предложили использовать гравитационно-волновые обсерватории для поиска и изучения следов легкой темной материи — аксионов. Статья с предложением опубликована в журнале Physical Review Letters.
Еще в 1930-х годах астрономы заметили, что галактики движутся намного быстрее, чем должны были, исходя из наблюдаемой массы. Расчеты показали, что в действительности они содержат намного больше массы, чем можно увидеть с помощью телескопов — этот гипотетический невидимый материал получил название темная материя.
С тех пор астрономы пытаются определить, из каких частиц состоит темная материя. Считалось, что она может состоять из темных фотонов, аксионов, слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP), макрочастиц с массами в масштабе карликовой планеты и даже типа скалярных частиц старше, чем Большой взрыв.
Теперь исследователи предложили сосредоточиться на поиске аксионов — сверхлегких частиц, которые по своим свойствам и массе должны быть похожи на нейтрино. Для этого физики предлагают модифицировать существующие гравитационные обсерватории, такие как LIGO/VIRGO.
Ученые считают, что если аксионы и существуют и предложения насчет из характеристик верны, то они должны слабо, но взаимодействовать с фотонами. Для того, чтобы обнаружить из с помощью гравитационных обсерваторий, достаточно будет поляризовать лучи в них одним образом и наблюдать за тем, как будет меняться их закрученность со временем.
«Теория гласит, что легкая темная материя может влиять на поляризацию света, то, в какую сторону осциллируют электромагнитные волны. Эти эффекты могут быть усилены в том случае, если свет находится и постоянно отражается внутри оптического резонатора, набора из двух зеркал. Самые большие установки такого рода есть внутри детекторов гравитационных волн».
Кодзи Нагано, Токийский университет
Ранее исследователи из Университета Макса Планка предложили новую гипотетическую частицу, из которой может состоять темная материя — сверхтяжелое гравитино, и предположили, что ее можно обнаружить на нашей планете: в кристаллах глубоко под землей.