Ученые использовали Землю как детектор темной материи
Исследователи из Киотского университета, Университета Хиросимы и Университета Нихон использовали магнитное поле и атмосферу Земли как планетарный детектор для поиска сверхлегкой темной материи. Анализ геомагнитных данных позволил ужесточить ограничения на взаимодействие аксионов со светом, а также выявить несколько кандидатов на сигналы темных фотонов, сообщает ScienceDaily.
Резонатор между Землей и ионосферой
Ученые изучали двух гипотетических кандидатов на темную материю — сверхлегкие аксионы и темные фотоны. В рассматриваемом диапазоне масс эти частицы были бы примерно на 19–21 порядок легче электрона.
Пространство между поверхностью Земли и ионосферой способно резонировать с электромагнитными волнами. Авторы разработали теоретическую модель, учитывающую электропроводность атмосферы. Согласно их расчетам, полость Земля—ионосфера может усиливать сигналы вблизи 8 Гц, а модель позволяет надежно анализировать частоты примерно до 30 Гц.
Предыдущие теоретические подходы могли достоверно описывать только частоты ниже 1 Гц. Новая модель также предсказывает различия между возможными сигналами: аксионный сигнал должен был бы зависеть от места наблюдения и быть наиболее сильным в Юго-Восточной Азии, тогда как сигнал темных фотонов должен быть почти одинаковым по силе в разных частях мира.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Анализ геомагнитных данных
Команда проанализировала около десяти лет измерений геомагнитного поля, собранных в 2012–2022 годах обсерваторией Эскдейлмьюр Британской геологической службы. Из данных сначала удалили искусственные источники шума, после чего искали стабильные сигналы в узком частотном диапазоне, которые темная материя могла бы создавать в течение длительного времени.
Использование Земли как детектора для определенного диапазона масс аксионов позволило установить ограничения на их взаимодействие со светом, примерно в 100 раз более строгие, чем предыдущий лучший результат наземного эксперимента. Они также оказались сопоставимы с ограничениями, полученными из астрофизических рентгеновских наблюдений Chandra и NuSTAR, хотя такие астрофизические ограничения зависят от теоретических предположений.
Кандидаты на сигналы темных фотонов
Во время поиска темных фотонов исследователи выявили несколько сигналов-кандидатов, которые потенциально могут быть связаны с темной материей. В то же время источник этих сигналов пока неизвестен, и они не подтверждены как доказательство существования темной материи.
