Pozorování pohybu neutronů a atomů těžkých kovů při extrémně nízkých teplotách ukázalo, že nejlehčí formy axionů, částice „světlé“temné hmoty, v zásadě nemohou existovat, což podle článku publikovaného v časopise Physical Review X opět zkomplikovalo její vyhledávání. …
"Tyto výsledky otevírají nové okno pro hledání temné hmoty." Naznačují, že axiony nemohou v zásadě existovat ve velmi širokém rozsahu mas a energií, což znatelně zmenšuje pole, kde musíme hledat stopy této záhadné látky. Můžeme říci, že naše hledání nyní začíná znovu, “řekl Nicholas Ayres z University of Sussex (UK).
Vědci dlouho věřili, že vesmír se skládá z záležitosti, kterou vidíme, a která tvoří základ všech hvězd, černých děr, mlhovin, prachových shluků a planet. První pozorování rychlosti pohybu hvězd v blízkých galaxiích však ukázalo, že hvězdy na jejich okraji se pohybují v nich neuvěřitelně vysokou rychlostí, která byla asi 10krát vyšší než výpočty založené na množství všech hvězd v nich zobrazených.
Důvodem bylo podle dnešních vědců takzvaná temná hmota - záhadná látka, která představuje asi 75% hmoty hmoty ve vesmíru. Každá galaxie má obvykle asi 8-10krát více temné hmoty než její viditelný bratranec a tato temná hmota drží hvězdy na svém místě a brání jim v rozptylu.
Dnes jsou téměř všichni vědci přesvědčeni o existenci temné hmoty, ale její vlastnosti, kromě jejího zjevného gravitačního vlivu na galaxie a klastry galaxií, zůstávají tajemstvím a předmětem kontroverze mezi astrofyziky a kosmology. Vědci již dlouhou dobu předpokládají, že se skládá z superheavy a „chladných“částic - „wimps“, které se nijak neprojevují, kromě přitahování viditelných shluků hmoty.
Neúspěšné hledání „WIMP“v posledních dvou desetiletích vedlo mnoho teoretiků k přesvědčení, že temná hmota může být ve skutečnosti „lehká a načechraná“a skládá se z tzv. Axionů - ultralehkých částic podobných hmotou a vlastnostmi neutrinům.
Ayres a jeho kolegové náhodou objevili, že nejlehčí typy axionů, o kterých teoretici často mluví, nemohou v zásadě existovat, analyzovat výsledky experimentu CryoEDM, který je extrémně daleko od kosmologie a temné hmoty.
Tento projekt byl podle fyziků zahájen před dvěma desetiletími, aby přesně změřil jedno z nejmenších základních veličin - neutronový dipólový moment. Tímto slovem fyzikové chápou, jak jsou oblasti s pozitivním a negativním nábojem distribuovány uvnitř neutronu a zda je neutron skutečně opravdu elektricky neutrální částice.
Propagační video:
V CryoEDM se fyzici snaží najít dipólový okamžik neutronu pozorováním toho, jak „polévka“jednotlivých atomů vzácného izotopu rtuti a neutronů reaguje na náhlé změny ve směru a síle elektrického pole, ve kterém jsou umístěny. Pokud má neutron dipólový okamžik, pak se jeho rotace „škubne“zvláštním způsobem, když se pole „převrátí“, což může být „vidět“pozorováním změny polarizace částice.
Při analýze dat získaných detektory CryoEDM v prvním období jejich práce vědci zjistili, že přesnost těchto pozorování byla tak vysoká, že chování atomů rtuti a neutronů bylo silně ovlivněno interakcemi jejich subatomických částic s axiony. Jinými slovy, pokud existují axiony, pak způsobí další typ kmitání a jejich síla bude přímo záviset na množství částic temné hmoty.
Jak ukazuje opakovaná analýza dat CryoEDM, v chování rtuti a neutronů nebylo pozorováno nic podobného, což ukazuje na základní nepřítomnost nejlehčí verze axionů, jejichž hmotnost je milióny a desítky miliardkrát menší než hmotnost elektronů.
Takové výsledky, jak zdůrazňuje Ayrs, nevylučují možnost existence jiných typů axií, ale znatelně zužují velikost pole, kde je jejich existence z hlediska vědy přípustná. Je docela možné, že temná hmota netvoří superheavy nebo ultralehké částice podobné viditelné hmotě, ale má zcela odlišnou povahu, o které jsme dosud neuhodli, autoři článku uzavírají.
