Физики использовали саму Землю как гигантский детектор тёмной материи. Проанализировав более 10 лет измерений магнитного поля с одной обсерватории в Шотландии, они выявили 65 стабильных сигналов, которые не смогли объяснить обычными помехами, и одновременно установили самый строгий прямой предел на свойства аксионов — гипотетических частиц, претендующих на роль основных составляющих тёмной материи. Результат опубликован в журнале Progress of Theoretical and Experimental Physics.
Аксионы — это крайне лёгкие частицы, которые почти не взаимодействуют с обычным веществом и проходят сквозь него беспрепятственно. Если они существуют, то в совокупности могут объяснить около 85% массы Вселенной, невидимой и неощущаемой, но проявляющей себя гравитационно. Согласно теории, когда аксионы пронизывают Землю, они должны взаимодействовать с её глобальным магнитным полем, порождая сверхнизкочастотные электромагнитные волны — с частотой от долей герца до нескольких герц.
Вместо строительства новых дорогостоящих детекторов команда использовала данные магнитометров обсерватории Эскдалемюр на юге Шотландии (Eskdalemuir Observatory), которые с сентября 2012 года по ноябрь 2022 года регистрировали колебания магнитного поля с частотой 100 раз в секунду. Весь массив разбили на 9909 восьмичасовых фрагментов и искали в каждом устойчивый узкий пик на постоянной частоте — так должен выглядеть сигнал от аксионов, тогда как обычный шум со временем дрейфует.
Первичный отбор дал более 800 кандидатов. После проверки, что сигнал присутствует в каждом году наблюдений, а не только в среднем по всему сроку, их число сократилось до 375. Затем отсеяли подозрительно ровные частоты, которые обычно порождает сама электроника, и осталось 65 сигналов. Каждый из них пережил все фильтры, но подтвердить их подлинность невозможно: данные получены лишь с одной точки, а для уверенной регистрации аксионов тот же сигнал должен наблюдаться одновременно на разных магнитометрах планеты.
Об авторе
