Пошуки темної матерії: вчені виявили аномалії в магнітному полі Землі

Темна матерія залишається однією з найбільших нерозгаданих таємниць сучасної фізики, хоча астрономи впевнені в її існуванні. Вчені вважають, що ця субстанція становить близько чверті всієї енергії Всесвіту, проте її точний склад досі залишається абсолютно невідомим.

Про революційне використання планети для пошуку надлегких часток повідомляє ScienceDaily.

Природний резонатор: Земля замість лабораторії

Головними кандидатами на роль темної матерії наразі вважаються гіпотетичні надлегкі аксіони та так звані темні фотони. Маса цих частинок є настільки мізерною, що вони можуть бути на двадцять порядків легшими за звичайний електрон.

Традиційні експерименти намагаються перетворити аксіони на фотони за допомогою дуже сильних магнітів, проте ці лабораторні установки мають вкрай обмежений масштаб. Щоб обійти цю проблему, науковці вирішили використати власне магнітне поле Землі як масштабну частину свого експерименту.

Простір між поверхнею планети та її іоносферою діє як гігантська порожнина, що здатна природним чином резонувати з електромагнітними хвилями. Цей природний резонатор виявився ідеальним інструментом для підсилення хвиль і пошуку сигналів, пов’язаних із досліджуваними надлегкими частинками.

Розширення частот: нові теоретичні моделі

Попередні теорії могли надійно описувати лише частоти нижче одного герца, залишаючи значну частину потенційно корисного діапазону абсолютно недослідженою. Для вирішення цієї проблеми дослідники створили нову теоретичну базу, яка враховує електричну провідність земної атмосфери.

Оновлені розрахунки дозволили вченим робити надійні прогнози щодо поведінки частот аж до тридцяти герц. Модель також показала, що сигнали від аксіонів мають бути найсильнішими в Південно-Східній Азії, тоді як випромінювання темних фотонів залишатиметься однаковим по всьому світу.

Десятиліття даних: неочікувані результати пошуку

Використовуючи нову структуру, команда ретельно проаналізувала геомагнітні вимірювання за десять років, попередньо очистивши їх від будь-якого штучного шуму. Вчені шукали стабільний вузькочастотний сигнал, який, за їхніми розрахунками, мала б безперервно генерувати темна матерія.

Завдяки цьому методу дослідники встановили у сто разів жорсткіші обмеження щодо взаємодії аксіонів зі світлом, ніж під час попередніх наземних експериментів. Водночас пошук темних фотонів дав надзвичайно інтригуючий результат, оскільки вченим вдалося зафіксувати одразу кілька потенційних сигналів-кандидатів.

Незважаючи на успіх експерименту, точне джерело цих аномальних сигналів залишається невідомим, і їх ще не підтвердили як прямий доказ існування темної матерії. Проте розроблений теоретичний підхід дав науковцям потужний інструмент для подальшого вивчення найлегших форм темної матерії за допомогою магнітного поля Землі.