Одним из возможных кандидатов являются гипотетические аксионы, изначально придуманные, чтобы объяснить некоторые особенности взаимодействия разных частиц. Оказалось, что они хорошо подходят на роль тёмной материи, если, конечно, действительно существуют.
Проблема в том, что масса аксиона неизвестна. Есть очень широкий диапазон, в который она может попадать. Поэтому физики вынуждены методично прочёсывать это «пространство возможностей», используя большие и более скромные детекторы аксионов.
Пока результаты работы этих устройств можно описать так. Физики убедились, что аксионов с такой, сякой и вот этакой массой точно нет, потому что они наверняка были бы обнаружены. Но непроверенных вариантов всё ещё предостаточно.
Есть и альтернативный путь: найти астрофизические явления, указывающие на существование аксионов (или по крайней мере на то, что их масса больше/меньше определённого значения). В этом направлении работа тоже ведётся.
Так, по данным некоторых расчётов, аксионы должны скапливаться в центрах галактик и образовывать плотные ядра. Иногда настолько плотные, что астроном-наблюдатель будет принимать их за сверхмассивные чёрные дыры.
Напомним, что в центрах многих галактик действительно находятся компактные тяжёлые объекты, и общепринятая точка зрения состоит в том, что это именно чёрные дыры. Эту гипотезу подтверждают, например, тщательные наблюдения за движением обращающегося вокруг них вещества, а с недавних пор ещё и первое прямое изображение чёрной дыры.
Но что, если по крайней мере у части галактик «сердце» представляет собой не чёрную дыру, а скопление аксионов? Что в этом случае астрономические наблюдения говорят нам о свойствах этих частиц?
Астрофизиков интересовало, можно ли эти данные совместить с гипотезой о том, что центральный объект каждой из этих галактик – аксионное ядро, и если да, то какую массу может при этом иметь аксион. Для этого авторы использовали соотношение между массой такого ядра и всей остальной тёмной материи в галактике, которое можно получить при помощи компьютерного моделирования.
В научной статье, препринт которой опубликован на сайте arXiv.org, исследователи сообщают результаты. По их расчётам, все шесть галактик могут иметь аксионные ядра, но лишь в том случае, если масса аксиона составляет не менее 10-18 электрон-вольт (напомним, что физики любят измерять массу частиц в единицах энергии, пользуясь знаменитой формулой E = mc2).
Не то чтобы эта величина была так уж велика. Например, масса электрона – почти миллиард электрон-вольт. Аксионы, как видим, остаются в статусе сверхлёгких частиц.
Конечно, пока нет никаких доказательств того, что именно рассмотренные галактики скрывают в своих ядрах скопление аксионов, а не чёрные дыры. Однако подобные ограничения на массу могут послужить, по крайней мере, дополнительным ориентиром для физиков, ищущих эти таинственные частицы с помощью детекторов.
Оригинал earth-chronicles.ru
