В ЦЕРНе в рамках эксперимента CAST (CERN Axion Solar Telescope) начали подготовку к поискам хамелеонов — гипотетических частиц, постулируемых для объяснения существования темной материи. Об этом сообщается в свежем онлайн-выпуске CERN Bulletin.
В установке CAST в магнитном поле гипотетические частицы — аксионы, как показывают теоретические расчеты, должны превращаться в рентгеновские фотоны. Детекторы на концах CAST позволяют регистрировать соответствующее излучение (его избыток по сравнению с фоновым) на восходе и закате Солнца.
Эксперимент в ЦЕРНе пока не привел к обнаружению аксионов, однако с помощью него ученым удалось получить ограничения на параметры модели, описывающей гипотетическую частицу. Между тем, как отмечают физики, они достигли предела в исследовании аксиона, тогда как CAST можно адаптировать для поиска других частиц.
Поиски аксиона на CAST должны завершиться в декабре 2015 года. Распад других частиц — хамелеонов — в случае их существования, подобно аксионам, сопровождается рентгеновским излучением. Оно примерно в десять раз слабее, чем излучение от распада солнечных аксионов.
Для того чтобы его наблюдать, специалисты в ЦЕРНе снабдили установку детекторами Silicon Drift Detector и InGRID (Integrated Grid), способными регистрировать более низкоэнергетическое излучение, а также новым оптико-механическим датчиком с ультратонкой мембраной толщиной 100 нанометров.
Последний датчик способен обнаруживать смещения порядка атомных размеров, а его чувствительность сравнима с чувствительностью интерферометрических антенн, которые приспособлены для обнаружения гравитационных волн. Завершить монтаж всех элементов установки ученые собираются к началу 2016 года.
Аксион — еще не открытая частица, позволяющая решить сильную CP-проблему в квантовой хромодинамике (КХД) — отсутствие в экспериментальной КХД нарушения инвариантности уравнений теории при одновременных зеркальном отражении и замене частиц на античастицы, когда теоретически такое нарушение возможно.
Для объяснения этого во второй половине 1970-х годов Роберто Печчеи и Хелен Квинн ввели в КХД аксион, значения параметров взаимодействия которого эффективно решают сильную CP-проблему. Эти гипотетические частицы являются одними из основных кандидатов на частицы темной материи.
В ЦЕРНе на границе Франции и Швейцарии расположен БАК — крупнейшая в мире ускорительная установка. В 2012 году специалисты организации сообщили об открытии частицы со свойствами бозона Хиггса. После проведения экспериментов коллайдер был остановлен 14 февраля 2013 года.