Образовательный сайт

Этa прoблeмa нaзывaeтся сильнoй CP-прoблeмoй (нaрушeниe CP-инвaриaнтнoсти). Врoдe тex, oднo из кoтoрыx будут стрoить учeныe. Трaнзит aксиoнa чeрeз B-пoлe мини-мaгнeтaрa привeдeт к тoму, чтo пoявится крoшeчнoe втoрoстeпeннoe мaгнитнoe пoлe. Пoтoму чтo у них есть электрический дипольный момент — принцип запрета Паули диктует, что составные заряды нейтроны должны быть разделены пространства и, следовательно, удалены от центра. Нейтроны тоже ведут себя не так, как предсказывает теория: «Мы не ждем, что нейтроны будут ускоряться в присутствии электрического поля, потому что не несут электрический заряд, но думаем, что они будут вращаться», говорит Сафди. Джесси Талер, Бенджамин Сафди и Йонатан Кан планируют использовать свою устройство для поиска гипотетической частицы аксиона, которая может взаимодействовать с магнитными полями. Ученые уверены, что смогут поймать это крошечное поле и раскачать, чтобы узнать таким образом точный вид B-поля их собственного мини-магнетара. Где взять данные, чтобы подтвердить или опровергнуть эту гипотезу? Миниатюрную установку магнетара назвали ABRACADABRA (расшифровывать не будем, там много страшных слов). Но тройка ученых из Массачусетского технологического института наверняка что-то подобное ощутила, иначе зачем бы ей принимать новую тактику в исследовании темной материи. А также решить вопрос проблемы зарядового сопряжения (четности) в физике частиц. Затем установку включат и будут следить за магнитным полем. Подобно вимпам, аксионы должны быть слабовзаимодействующими и ультралегкими, с массой в одну квадриллионную или квинтиллионную долю массы протона. В присутствии аксионов, магнитное поле, созданное «шаурмой», будет слегка колебаться. Такой подход, по их мнению, поможет выйти на след темной материи. «Сильная CP-проблема связана с тем, отвечает ли спин нейтрона на электрические эффекты, и с этой позиции можно представить магнетар как один гигантский спин с большими магнитными полями», объясняет Талер. Если оригинальная теория Печчеи — Квинн справедлива, аксионы насыщают пространство подобно нейтрино: легкие, крошечные, вездесущие. Частицы также могут быть поняты через динамику полей, а обнаружение недостающих взаимодействий позволит решить проблему CP и проблему вращения нейтрона. Поскольку мы не можем просто найти темную материю, используя наши современные методы, что делать дальше? У аксионов, в теории, много общего с вимпами. Эти эксперименты также могут оказать влияние на вопрос темной материи. Идея заключается в том, чтобы обернуть магнитометр серией магнитных катушек, завернуть в лист сверхпроводника и запихнуть все это в специально построенный криогенный холодильник — здесь должна быть неуместная шутка про шаурму. «У нас есть инструмент, который чувствителен ко многим длинам волн, и мы можем щекотать его аксионом одной определенной длины волны, чтобы ABRACADABRA резонировал», говорит Талер. Но в нашей модели субатомных частиц есть проблема тонкой настройки. Если этот мини-магнетар действительно найдет аксионы и если их масса будет в пределах ожидаемого диапазона, такому исследованию не будет цены. Хотя вы уже слышали о «вимпах» как о кандидатах на частицы темной материи, ученые тихо поговаривают об аксионах еще с 1970-х годов. Но нейтроны, похоже, не имеют ожидаемого диполя, что странно. (На самом деле нет). Ученые планируют использовать технологию, лежащую в основе МРТ, чтобы создать карманный магнетар — самый мощный магнитный объект во Вселенной — в лабораторных условиях. А именно: слабая ядерная сила не подчиняется ожидаемому балансу зарядовой четности. Если они его найдут, они смогут оценить и размер аксиона. Аксионы, обнаруженные «Абракадаброй», могут дать ответ на оба вопроса. И раз уж мы дошли до самого главного, давайте вспомним, почему вообще кому-то вздумалось найти эти самые аксионы. В чем мнение общественности и ученых едино, так это в том, насколько обескураживает нас поиск темной материи. Когда мы говорим, что темной материи может не существовать, где-то в мире от грусти и ненависти к нам умирает один ученый.
Илья Хель
В MIT решили создать миниатюрный магнетар для поиска частиц темной материи