Поиски темной материи: ученые обнаружили аномалии в магнитном поле Земли

Темная материя остается одной из самых неразгаданных тайн современной физики, хотя астрономы уверены в ее существовании. Ученые считают, что эта субстанция составляет около четверти всей энергии Вселенной , однако ее точный состав до сих пор остается неизвестным.

О революционном использовании планеты для поиска сверхлегких частей сообщает ScienceDaily.

Природный резонатор: Земля вместо лаборатории

Главными кандидатами на роль темной материи считаются гипотетические сверхлегкие аксионы и так называемые темные фотоны. Масса этих частиц настолько скудна, что они могут быть на двадцать порядков легче обычного электрона.

Традиционные эксперименты пытаются превратить аксионы в фотоны с помощью очень сильных магнитов, однако эти лабораторные установки имеют очень ограниченный масштаб. Чтобы обойти эту проблему, ученые решили использовать собственное магнитное поле Земли как масштабную часть эксперимента.

Пространство между поверхностью планеты и ее ионосферой действует как гигантская полость, способная естественным образом резонировать с электромагнитными волнами. Этот природный резонатор оказался идеальным инструментом для усиления волн и поиска сигналов , связанных с исследуемыми сверхлегкими частицами.

Расширение частот: новые теоретические модели

Предшествующие теории могли надежно описывать только частоты ниже одного герца, оставляя значительную часть потенциально полезного диапазона совершенно неисследованной. Для решения этой проблемы исследователи создали новую теоретическую базу , учитывающую электрическую проводимость земной атмосферы.

Обновленные расчеты позволили ученым делать надежные прогнозы по поведению частот вплоть до тридцати герц. Модель также показала, что сигналы от аксионов должны быть самыми сильными в Юго-Восточной Азии, в то время как излучение темных фотонов будет оставаться одинаковым по всему миру .

Десятилетие данных: неожиданные результаты поиска

Используя новую структуру команда тщательно проанализировала геомагнитные измерения за десять лет, предварительно очистив их от любого искусственного шума. Ученые искали стабильный узкочастотный сигнал, который, по их расчетам, должна непрерывно генерировать темная материя.

Благодаря этому методу исследователи установили в сто раз более жесткие ограничения взаимодействия аксионов со светом, чем во время предыдущих наземных экспериментов. В то же время поиск темных фотонов дал очень интригующий результат, поскольку ученым удалось зафиксировать сразу несколько потенциальных сигналов-кандидатов.

Несмотря на успех эксперимента, точный источник этих аномальных сигналов остается неизвестным и их еще не подтвердили как прямое доказательство существования темной материи. Тем не менее, разработанный теоретический подход дал ученым мощный инструмент для дальнейшего изучения самых легких форм темной материи с помощью магнитного поля Земли.

Напомним, астрономы обнаружили третью галактику без темной материи , что может изменить понимание формирования Вселенной. Открытие объекта DF9 помогает раскрыть одну из самых больших загадок космоса.