Ученые-физики из Стокгольмского университета и института Физики Макса Планка (Германия), используя некоторые из свойств низкотемпературной плазмы, нашли новый способ, который позволит вывести "охоту за темной материей" на качественно новый уровень. Напомним, что понятие темной материи было введено в свое время для объяснения некоторых несоответствий между количеством нормальной материи в некоторых огромных космических объектах, галактиках и скоплениях галактик, к примеру, и создаваемыми ими гравитационными силами.
Ранее было предложено множество вариантов частиц, которые могут являться частицами темной материи, за прошедшее время некоторые из этих кандидатов были отсеяны, а самым перспективным кандидатом в настоящее время является частица под названием аксион.
Аксионы представляют собой "недискретные" частицы, которые могут формировать волны аксионной темной материи, распространяющиеся по всему пространству Вселенной. Для поисков аксионов уже были приложены значительные усилия и проведен ряд экспериментов, которые не принесли значимых результатов. И предложенный упомянутыми выше учеными плазменный метод является многообещающей попыткой поисков аксионов в области, которая не использовалась для этого ранее.
"Обнаружение аксионов во многом походят на настройку радиоприемника. Пока вы не настроите антенну и входные цепи на определенную частоту, вы не получите желаемого результата" - пишут исследователи, - "Только в данном случае этим результатом будет не льющаяся из динамиков музыка, это будет "звук" темной материи, поток которой пронизывает Землю".
Ключевым моментом нового метода поиска аксионов является то, что при попадании в сильное магнитное поле аксионы вырабатывают очень слабое электрическое поле, которое, в свою очередь, может промодулировать особым образом колебания низкотемпературной плазмы. В плазме заряженные частицы, такие, как электроны, текут, подобно жидкости, создавая колебания. Эти колебания, при создании определенных условий, становятся усилителем сигнала "аксионного радио". И в отличие от традиционных экспериментов, в которых используются резонансные полости, в данном случае объем плазмы ничем не ограничивается, что позволить получить достаточно сильный сигнал.
"Без использования низкотемпературной плазмы очень тяжело получить преобразование энергии аксионов в свет. При этом, плазма играет сразу две роли, она создает окружающую среду с заданными параметрами и обеспечивает возникновение плазмонов, колеблющихся на заданной резонансной частоте, что позволяет собирать энергию преобразованной в свет темной матери" - поясняют суть своего метода ученые.
Для реализации этого метода будет использоваться метаматериал созданный из нанопроводников, толщина которых намного меньше толщины человеческого волоса. Расстояние между этими нанопроводниками может быть изменено, что приведет к изменению резонансной частоты колебаний плазмы. Все это будет помещено внутрь мощного магнита, подобного магнитам, используемым в томографии, после чего вся установка превратится в чувствительный "аксионный радиоприемник".
Сейчас упомянутые выше ученые уже скооперировались с физиками-экспериментаторами из Беркли, США, с целью проведения ряда совместных исследований и экспериментов, которые должны закончиться созданием реальной установки "аксионного радио" в ближайшем будущем.