Разработан подход, который позволит обнаружить темную материю внутри Солнца

Американские и японские астрономы обнаружили, что размещение в космосе нескольких сверхточных атомных часов и квантовых сенсоров позволит уловить следы присутствия так называемых аксионов, сверхлегких частиц темной материи, в недрах Солнца или в его ближайших окрестностях. Планы по отправке зондов с подобными приборами были раскрыты в научной статье в журнале Nature Astronomy.

"Мы предлагаем запустить в ближайшие окрестности светила миссию SpaceQ, которая будет состоять из одного или нескольких зондов, оснащенных сверхточными атомными часами и квантовыми сенсорами. Проведенные ими замеры помогут нам понять, присутствует ли внутри Солнца и в его ближайших окрестностях невидимое для нас скопление из сверхлегких частиц темной материи", - пишут исследователи.

Несмотря на то, что ученые не сомневаются в существовании темной материи, ее природа и свойства сегодня все чаще становятся предметом ожесточенных споров среди физиков. Дело в том, что за последние два десятка лет исследователи не нашли никаких намеков на то, что она состоит из так называемых вимпов - сверхтяжелых и холодных частиц, никак не проявляющих себя, кроме как притягивая видимые скопления материи.

Их безуспешные поиски заставили многих космологов предположить, что темная материя на самом деле может состоять из так называемых аксионов, сверхлегких частиц, похожих по массе и свойствам на нейтрино. Первые их поиски тоже закончились безрезультатно, однако два года назад детектор XENON 1T открыл первые потенциальные свидетельства существования этой формы темной материи. В этом году, однако, ученые усомнились в этих выводах после анализа первых данных с более мощной установки XENONnT.

Неудачи в поисках тяжелой и легкой темной материи на Земле, как отмечает группа физиков под руководством Марианны Сафроновой, профессора университета штата Делавэр в Ньюарке (США), заставляют ученых искать ее возможные источники за пределами нашей планеты. Самым ближайшим из них является Солнце, внутри и в окрестностях которого, в соответствии с выкладками некоторых теоретиков, могут скапливаться некоторые определенные вариации аксионов.

Скопления этих невидимых частиц темной материи, как отмечают физики, будут особым образом влиять на структуру пространства-времени и искажать ее, а также схожим образом воздействовать на некоторые фундаментальные константы. Эти сдвиги можно уловить, отслеживая то, как меняется характер работы сверхточных атомных часов, периодически сближающихся со скоплениями аксионов и удаляющихся от них.

Руководствуясь этими соображениями, ученые просчитали то, насколько хорошо эти аномалии можно выявить, если установить на борт космического зонда несколько атомных часов и связанных с ними квантовых сенсоров. Эти расчеты показали, что усовершенствованные версии уже существующих атомных часов можно будет применять для поиска аксионов в очень широком диапазоне масс и энергий.

Для этого, как отмечают ученые, нужно будет отправить их носитель в близкие к Солнцу регионы космоса, расположенные примерно втрое ближе к светилу, чем Меркурий. В данном случае, по словам физиков, зонды гипотетической миссии SpaceQ, как профессор Сафронова и ее коллеги назвали этот проект, смогут не только обнаружить аксионы или же исключить их существование, но и проверить некоторые аспекты общей теории относительности Эйнштейна с рекордно высокой точностью.

Источник: ТАСС

Фото: © NASA/SDO