Кандидат на темную материю может показывать необычные эффекты

0 618

Гипотетическая частица, способная решить одну из самых больших загадок в космологии, стала чуть менее загадочной. Физики RIKEN раскрыли математические основы, которые могут объяснить, как так называемые могут генерировать струнные сущности, которые создают странное напряжение в лабораторных материалах.

были впервые предложены в 1970-х годах физиками, изучающими теорию квантовой хромодинамики, которая описывает, как некоторые элементарные частицы удерживаются вместе внутри атомного ядра.

Проблема заключалась в том, что эта теория предсказывала некоторые странные свойства известных частиц, которые не наблюдаются. Чтобы исправить это, физики постулировали новую частицу, позже названную аксионом, в честь марки стирального порошка, поскольку она помогла навести порядок в теории.

Вскоре физики поняли, что могут решить и космическую головоломку. Считается, что более 80% материи во Вселенной состоит из загадочного невидимого вещества, получившего название темной материи.

« являются кандидатом на образование темной материи, но мы еще не нашли их», — говорит Йошимаса Хидака из Междисциплинарной программы теоретических и математических наук RIKEN. Аксионы могли иметь нужные свойства, поэтому физики искали признаки их существования в многочисленных экспериментах.

В июне 2020 года эксперимент XENON1T в лаборатории Гран-Сассо в Италии сообщил, что они могли обнаружить аксион, но этот результат еще не подтвержден.

Но есть еще одна область, где можно изучать свойства аксионов. Физики могут создавать в лаборатории экзотические материалы, называемые топологическими изоляторами, которые проявляют странные свойства, например, проводят на своей поверхности, оставаясь при этом электрическими изоляторами внутри.

Такие материалы демонстрируют другое странное поведение. Иногда их группируются и движутся таким образом, что кажется, что материал состоит из «квазичастиц» с необычными свойствами. Это может создать неожиданное напряжение на материале, называемое аномальным эффектом Холла.

Смотрите также  Как определить возраст древних находок?

Также предсказывается, что аксион возникает таким же образом в топологических изоляторах, где он должен взаимодействовать с частицами света или фотонами иначе, чем с обычными частицами.

Йошимаса Хидака и двое его коллег изучили теорию взаимодействия аксионов и фотонов. Несмотря на то, что являются точечными частицами, физики подсчитали, что в материалах на самом деле может взаимодействовать с протяженными нитевидными конфигурациями, состоящими из аксионов, называемыми аксионными струнами. Это привело бы к аномальному эффекту Холла, который наблюдается в экспериментах.

«Мы нашли математическую структуру, лежащую в основе этого явления», — сказал Йошимаса Хидака.


Yoshimasa Hidaka et al. Higher-form symmetries and 3-group in axion electrodynamics, Physics Letters B (2020). DOI: 10.1016/j.physletb.2020.135672

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x