|
Мы находимся в 10 секундах от открытия темной материи
|
|
|
|
Когда вспыхнет следующая ближайшая сверхновая, любой гамма-телескоп, направленный в нужном направлении, может увидеть нечто большее, чем световое шоу – это может быстро подтвердить существование одного из самых многообещающих кандидатов в темную материю.
|
|
|
|
Астрофизики из Калифорнийского университета в Беркли предсказывают, что в течение первых 10 секунд вспышки сверхновой может быть испущено достаточное количество гипотетических частиц, называемых аксионами, чтобы доказать их существование в относительное мгновение ока.
|
|
|
|
Учитывая, что могут потребоваться годы, чтобы другими способами получить убедительную цифру, поймать аксионную удачу при коллапсе близкой звезды было бы все равно что выиграть в физическую лотерею.
|
|
|
|
Конечно, для такого обнаружения требуется, чтобы у нас был гамма-телескоп, который наблюдал бы в непосредственной близости от такого взрыва в нужное время. В настоящее время эта задача возлагается исключительно на космический телескоп "Ферми", у которого по-прежнему есть только 1 шанс из 10 увидеть это зрелище.
|
|
|
|
Итак, исследователи предлагают запустить прибор GALactic AXion для исследования сверхновой (GALAXIS) – флотилию спутников, излучающих гамма-излучение, которые могут постоянно наблюдать за 100 процентами неба. Обнаружение или отсутствие аксионов во время вспышки сверхновой могло бы быть не менее ценным результатом, но время поджимает.
|
|
|
|
|
|
|
"Я думаю, что все мы, пишущие в этой статье, обеспокоены тем, что может произойти следующая вспышка сверхновой, прежде чем у нас появятся необходимые приборы", - говорит Бенджамин Сафди, доцент кафедры физики Калифорнийского университета в Беркли.
|
|
|
|
"Было бы очень жаль, если бы завтра вспыхнула сверхновая и мы упустили возможность обнаружить аксион – он может не появиться еще 50 лет".
|
|
|
|
Аксионы были впервые предложены в 1970-х годах как потенциальное решение физической проблемы, не связанной с темной материей, - проблемы сильного CP. Согласно прогнозам, эти частицы имеют очень малую массу, не имеют электрического заряда и чрезвычайно распространены во Вселенной.
|
|
|
|
Только позже другие физики поняли, что некоторые из их свойств – например, то, как они собираются в группы и в основном взаимодействуют с другой материей посредством гравитации – делают их хорошим кандидатом на роль темной материи. Самое главное, одно предсказанное свойство может сделать их обнаружимыми.
|
|
|
|
В сильных магнитных полях аксионы время от времени распадаются на фотоны, поэтому обнаружение дополнительного света вблизи этих полей может их выдать. Это было основой лабораторных экспериментов и астрономических наблюдений на протяжении десятилетий, что позволило ученым сократить диапазон возможных масс аксионов.
|
|
|
|
Нейтронные звезды - одно из самых перспективных мест для их поиска. Их интенсивная физика должна приводить к образованию огромного количества аксионов, и, что еще лучше, сильные магнитные поля должны преобразовывать некоторые из них в обнаруживаемые фотоны.
|
|
|
|
В новой работе команда Калифорнийского университета в Беркли подсчитала, что лучшее время для поиска аксионов вокруг нейтронной звезды на самом деле может приходиться на момент ее рождения – когда массивная звезда взрывается как сверхновая. Новое моделирование предполагает, что в течение первых 10 секунд после коллапса звезды произойдет выброс аксионов, и результирующий гамма-всплеск может раскрыть множество деталей.
|
|
|
|
Команда ученых подсчитала, что особый тип аксиона, называемый аксионом квантовой хромодинамики (КХД), можно обнаружить с помощью этого метода, если его масса превышает 50 микроэлектронвольт, что составляет всего одну десятимиллиардную массы электрона.
|
|
|
|
Если окажется, что аксионы действительно существуют, они могут стать одними из самых удобных маленьких частиц, когда-либо найденных. Одним махом они могут помочь нам раскрыть темную материю, проблему сильного CP, теорию струн и дисбаланс вещества и антивещества.
|
|
|
|
Гипотеза готова к проверке – теперь нам остается только дождаться появления следующей ближайшей сверхновой. Это может произойти сегодня или через десять лет, и если Ферми будет наблюдать за нужным участком неба, мы сможем ответить на некоторые из самых важных вопросов науки за считанные секунды.
|
|
|
|
"Наилучший сценарий для аксионов - это когда Ферми попадает в сверхновую", - говорит Сафди.
|
|
|
|
"Вероятность этого мала. Но если бы Ферми увидел это, мы смогли бы измерить его массу. Мы смогли бы измерить силу его взаимодействия. Мы смогли бы определить все, что нам нужно знать об аксионе, и были бы невероятно уверены в сигнале, потому что нет обычной материи, которая могла бы вызвать такое событие".
|
|
|
|
Источник
|
