Neutronite ja raskmetallide aatomite liikumise vaatlus ultra-madalatel temperatuuridel on näidanud, et aksioonide kergeimad vormid, "kerge" tumeaine osakesed, ei saa põhimõtteliselt eksisteerida, mis jällegi raskendab selle otsimist, kinnitas ajakirjas Physical Review X avaldatud artikkel. …
Need tulemused avavad uue akna tumeaine otsimiseks. Need näitavad, et aksioonid ei saa põhimõtteliselt eksisteerida väga laias masside ja energiate vahemikus, mis vähendab märgatavalt välja, kust peame selle salapärase aine jälgi otsima. Võib öelda, et meie otsingud algavad nüüd uuesti,”ütles Nicholas Ayres Sussexi ülikoolist (Suurbritannia).
Pikka aega uskusid teadlased, et universum koosneb ainest, mida me näeme ja mis on kõigi tähtede, mustade aukude, udukogude, tolmuklastrite ja planeetide aluseks. Kuid esimesed vaatlused tähtede liikumiskiiruse kohta lähedalasuvates galaktikates näitasid, et nende äärelinnas asuvad tähed liiguvad neis võimatult suure kiirusega, mis oli umbes 10 korda suurem kui arvutused, mis põhinevad kõigi neis asuvate tähtede massil.
Selle põhjuseks oli täna teadlaste sõnul nn tumeaine - salapärane aine, mis moodustab umbes 75% Universumi aine massist. Tavaliselt on igas galaktikas umbes 8-10 korda rohkem tumedat ainet kui selle nähtava nõo peal ning see tume aine hoiab tähed paigas ja hoiab ära nende hajutamise.
Täna on peaaegu kõik teadlased veendunud tumeda aine olemasolus, kuid selle omadustele lisaks ilmselgele gravitatsioonilisele mõjule galaktikatele ja galaktikaparvedele on endiselt müsteerium ja astrofüüsikute ja kosmoloogide vaidluste objekt. Teadlased on pikka aega oletanud, et see koosneb ülirasketest ja "külmadest" osakestest - "vatitükkidest", mis ei avaldu mingil moel, välja arvatud nähtavate mate klastrite ligimeelitamine.
Viimase kahe aastakümne ebaõnnestunud "WIMP-de" otsimine on pannud paljud teoreetikud uskuma, et tumeaine võib tegelikult olla "kerge ja kohev" ning koosneda niinimetatud aksioonidest - ülikerged osakesed, mis on massi ja omaduste poolest sarnased neutrinodega.
Ayres ja tema kolleegid avastasid tegelikult juhuslikult, et kergeimad aksioonitüübid, millest teoreetikud sageli räägivad, ei saa põhimõtteliselt eksisteerida, analüüsides CryoEDMi eksperimendi tulemusi, mis on kosmoloogiast ja tumedast ainest äärmiselt kaugel.
See projekt käivitati füüsiku sõnul kaks aastakümmet tagasi, et mõõta täpselt ühte väikseimat põhikogust - neutrondipoolmomenti. Selle sõna abil saavad füüsikud aru, kuidas positiivse ja negatiivse laenguga alad jaotuvad neutroni sees ja kas neutron on tõesti täiesti elektriliselt neutraalne osake.
Reklaamvideo:
CryoEDM-is püüavad füüsikud leida neutroni dipoolmomenti, jälgides, kuidas elavhõbeda ja neutronite haruldase isotoobi üksikute aatomite "supp" reageerib järskudele elektrivälja suuna ja tugevuse muutustele, milles nad asuvad. Kui neutronil on dipoolmoment, siis "keerdub" selle spinn eriväljal, kui väli "libiseb", mida saab "näha", jälgides, kuidas osakese polarisatsioon muutub.
Analüüsides CryoEDM-detektorite poolt nende töö esimesel perioodil saadud andmeid, märkasid teadlased, et nende vaatluste täpsus oli nii kõrge, et nende subatomiliste osakeste vastasmõjud aksioonidega mõjutavad tugevalt elavhõbeda ja neutroni aatomite käitumist. Teisisõnu, kui aksioonid on olemas, põhjustavad nad teist tüüpi võnkumisi ja nende tugevus sõltub otseselt tumeda aine osakeste massist.
Nagu näitas CryoEDM-i andmete korduv analüüs, ei täheldatud elavhõbeda ja neutronite käitumises midagi sellist, mis näitab aksioonide kõige kergemate versioonide põhimõttelist puudumist, mille mass on miljoneid ja kümneid miljardeid kordi väiksem kui elektronil.
Sellised tulemused, nagu Ayrs rõhutab, ei välista teist tüüpi aksioonide olemasolu võimalust, vaid kitsendavad märgatavalt välja suurust, kus nende olemasolu jääb teaduse seisukohast lubatavaks. On täiesti võimalik, et tumeaine ei koosne nähtavale ainele sarnastest ülikergetest või ülikergetest osakestest, vaid sellel on hoopis teistsugune olemus, millest me pole veel aimanud, järeldavad artikli autorid.
