A neutronok és a nehézfémek atomjainak mozgása ultra-alacsony hőmérsékleten megmutatta, hogy az axiók legkönnyebb formái, a "könnyű" sötét anyag részecskéi, elvileg nem létezhetnek, ami ismét bonyolítja a keresést - állítja a Physical Review X folyóiratban megjelent cikk. …
„Ezek az eredmények új ablakot nyitnak a sötét anyag keresésére. Azt jelzik, hogy az axiók elvileg nem létezhetnek nagyon sokféle tömegben és energiában, ami észrevehetően csökkenti azt a mezőt, ahol meg kell keresnünk ennek a titokzatos anyagnak a nyomait. Azt mondhatjuk, hogy a keresésünk újból megkezdődik”- mondta Nicholas Ayres a Sussexi Egyetemen (Egyesült Királyság).
A tudósok hosszú ideig úgy gondolták, hogy a világegyetem az anyagból áll, amelyet látunk, és amely minden csillag, fekete lyuk, köd, porcsoport és bolygó alapját képezi. A csillagok közeli galaxisokban való mozgásának sebességére vonatkozó első megfigyelések azonban azt mutatták, hogy a külvárosukban lévő csillagok lehetetlen nagy sebességgel mozognak bennük, ami körülbelül tízszer nagyobb, mint a bennük lévő csillagok tömegein alapuló számítások.
Ennek oka a mai tudósok szerint az úgynevezett sötét anyag - egy titokzatos anyag, amely az univerzum anyagtömegének körülbelül 75% -át teszi ki. Általában minden galaxisban körülbelül 8-10-szer több sötét anyag van, mint a látható unokatestvére, és ez a sötét anyag a csillagokat a helyén tartja és megakadályozza, hogy szétszóródjanak.
Manapság szinte minden tudós meg van győződve a sötét anyag létezéséről, de tulajdonságai - a galaxisokra és galaxiscsoportokra mutatott nyilvánvaló gravitációs hatása mellett - továbbra is rejtély és vita tárgya az asztrofizikusok és a kozmológusok között. A tudósok hosszú ideje azt feltételezték, hogy szuperhatású és "hideg" részecskékből - "wimpsből" áll, amelyek semmilyen módon nem manifesztálódnak, kivéve az látható anyagcsoportok vonzása révén.
Az elmúlt két évtizedben a "WIMP-ek" sikertelen keresése sok teoretikusnak azt hitte, hogy a sötét anyag valójában "könnyű és bolyhos", és úgynevezett axiókból állhat - rendkívül könnyű részecskék, amelyek tömege és tulajdonságai hasonlóak a neutrinókhoz.
Ayres és munkatársai valójában véletlenül felfedezték, hogy a legkönnyebb tengelytípusok, amelyekről az elméletek gyakran beszélnek, elvileg nem létezhetnek, elemezve a CryoEDM kísérlet eredményeit, amely rendkívül távol van a kozmológiától és a sötét anyagtól.
A fizikus szerint ezt a projektet két évtizeddel ezelőtt indították, hogy pontosan megmérjék az egyik legkisebb alapvető mennyiséget - a neutron-dipól-pillanatot. Ezzel a szavakkal a fizikusok megértik, hogy a pozitív és negatív töltésű régiók hogyan oszlanak meg a neutronon belül, és hogy a neutron valóban teljesen elektromosan semleges részecske.
Promóciós videó:
A CryoEDM-ben a fizikusok megpróbálják megtalálni a neutron-dipól pillanatot, megfigyelve, hogyan reagál a higany és a neutronok ritka izotópja egy atomjának „levese” az elektromos mező irányának és erősségének hirtelen változására, amelyben megtalálhatók. Ha a neutronnak dipólmomentuma van, akkor spinje különleges módon "ráncol", amikor a mező "megbotlik", amely "látható", ha megfigyeljük, hogyan változik a részecske polarizációja.
A CryoEDM detektorok által a munka első periódusa során kapott adatok elemzésével a tudósok észrevették, hogy ezeknek a megfigyeléseknek a pontossága olyan magas, hogy a higany- és a neutronatomok viselkedését erősen befolyásolják szubatomi részecskék axiókkal való kölcsönhatásai. Más szavakkal: ha axiók léteznek, akkor más típusú rezgéseket okoznak, és erejük közvetlenül függ a sötét anyag részecskéinek tömegétől.
Amint azt a CryoEDM adatok ismételt elemzése mutatja, semmi ilyen nem figyelhető meg a higany és a neutronok viselkedésében, ami azt jelzi, hogy az axiók legkönnyebb változatai alapvetően hiányoznak, amelyek tömege millió és több tízmilliárdszor kevesebb, mint egy elektron.
Az eredmények, amint azt Ayrs hangsúlyozza, nem zárják ki más típusú axiók létezésének lehetőségét, de észrevehetően szűkítik a mező méretét, ahol létezésük a tudomány szempontjából elfogadható marad. Valószínű, hogy a sötét anyag nem a látható anyaghoz hasonló, nagy teljesítményű részecskékből vagy ultra könnyű részecskékből áll, hanem teljesen más természetű, amire még nem tudtunk kitalálni - zárják a cikk szerzői.
