Ученые уточнили условия для поиска темной материи
Информацию о поиске темной материи с использованием сети оптических магнитометров опубликовали исследователи из Университета Йоханнеса Гутенберга (JGU) и Института Гельмгольца (HIM), 21 января сообщает Phys.org.
По мнению ученых, поля темной материи должны создавать характерный паттерн сигнала, который может быть обнаружен с помощью коррелированных измерений на нескольких станциях сети GNOME. Измерения позволяют сформулировать ограничения на характеристики темной материи.
«Чрезвычайно легкие бозонные частицы сегодня считаются одним из наиболее перспективных кандидатов на темную материю. К ним относятся так называемые аксионоподобные частицы — сокращенно Альпы. Их также можно рассматривать как классическое поле, колеблющееся с определенной частотой. Особенностью таких бозонных полей является то, что они могут образовывать паттерны и структуры. В результате плотность темной материи может быть сосредоточена во многих различных областях. Например, могут образоваться отдельные доменные стены размером меньше галактики, но намного больше, чем Земля», — сказал профессор Р. Дмитрий Будкер.
Сеть состоит из 14 магнитометров, расположенных в восьми странах мира. Принцип измерения основан на взаимодействии темной материи с ядерными спинами атомов в магнитометре. Атомы возбуждаются лазером на определенной частоте и их ядерные спины ориентируются в одном направлении. Потенциальное поле темной материи может нарушить это направление, что можно измерить.
«Если такая стена сталкивается с Землей, она постепенно обнаруживается сетью GNOME и может вызвать переходные характерные паттерны сигналов в магнитометрах. Более того, сигналы определенным образом коррелируют друг с другом — в зависимости от того, насколько быстро движется стена и когда она достигает каждого места», — объяснил доктор Арне Викенброк, один из соавторов исследования.
В проведенном исследовании ученые проанализировали данные за один месяц непрерывной работы GNOME. Статистически значимые сигналы не появлялись в исследуемом диапазоне энергий. Это означает, что необходимо сузить диапазон, в котором теоретически можно было бы обнаружить такие сигналы.
Для сценариев, которые основаны на дискретных стенках из темной материи, это важный результат — «хотя мы еще не смогли обнаружить такую доменную стену с помощью нашего глобального кольцевого поиска», — добавил аспирант Джозеф Смига.
Будущая работа в рамках сотрудничества GNOME будет сосредоточена на улучшении как самих магнитометров, так и анализа данных. В частности, непрерывная работа должна быть еще более стабильной. Это важно для надежного поиска сигналов, которые длятся дольше часа.
Напомним, GNOME расшифровывается как Глобальная сеть оптических магнитометров для поиска экзотической физики. Она состоит из магнитометров, расположенных в Германии, Сербии, Польше, Израиле, Южной Корее, Китае, Австралии и Соединенных Штатах.
С помощью GNOME исследователи хотят продвинуться в поисках темной материи.
