Американски и японски астрономи са открили, че разполагането на няколко свръхпрецизни атомни часовника и квантови сензори в Космоса ще позволи да се открият следи от присъствието на така наречените аксиони – свръхлеки частици от тъмна материя, в недрата на Слънцето или в непосредствена близост до него. Плановете за изпращане на сонди с подобни инструменти са разкрити в научна статия в списание Nature Astronomy.
„Предлагаме да изпратим в близките околности на звездата мисията SpaceQ, която ще се състои от една или повече сонди, оборудвани със свръхпрецизни атомни часовници и квантови сензори. Проведените от тях измервания ще ни помогнат да разберем присъства ли във вътрешността на Слънцето невидимо за нас струпване на свръхлеки частици тъмна материя“, пишат изследователите.
Въпреки че учените не се съмняват в съществуването на тъмната материя, нейната природа и свойства днес все повече се превръщат в обект на ожесточени дебати сред физиците. Факт е, че през последните две десетилетия изследователите не са открили никакви намеци, че тя се състои от така наречените WIMP – свръхтежки и студени частици, които не се проявяват по никакъв начин освен чрез привличане на видими струпвания на материя.
Техните безуспешни търсения са накарали много космолози да предположат, че тъмната материя всъщност може да се състои от така наречените аксиони – свръхлеки частици, подобни по маса и свойства на неутриното. Първите им търсения също са завършили безрезултатно, но преди две години детекторът XENON 1T откри първото потенциално доказателство за съществуването на тази форма на тъмна материя. Тази година обаче учените поставиха под въпрос тези открития, след като анализираха първите данни от по-мощния XENONnT.
Нови търсения на тъмната материя
Неуспехите в търсенето на тежка и лека тъмна материя на Земята, както отбелязват физиците под ръководството на Мариана Сафронова от Университета на Делауеър в Нюарк (САЩ), принуждават учените да търсят нейните възможни източници извън пределите на нашата планета. Най-близкият такъв източник е Слънцето, във и около което, според изчисленията на някои теоретици, може да се натрупват определени специфични вариации на аксиони.
Струпването на тези невидими частици тъмна материя ще повлияе и ще изкриви структурата на пространство-времето по специален начин, а също по подобен начин ще въздейства на някои фундаментални константи. Тези промени може да бъдат уловени, като се проследи как се променя естеството на работата на свръхпрецизните атомни часовници, периодично приближаващи и отдалечаващи се от струпването на аксиони.
Ръководени от тези съображения, учените са изчислили как може да бъдат установени тези аномалии, ако се установят на борда на космическа сонда няколко атомни часовника и свързани с тях квантови сензори. Тези изчисления показали, че усъвършенствани версии на вече съществуващи атомни часовници може да се приложат за търсене на аксиони в много широк диапазон от маси и енергии.
За тази цел, както отбелязват учените, ще е необходимо да се изпрати техният носител в близки до Слънцето региони на Космоса, разположени около три пъти по-близо до звездата, отколкото е Меркурий. В този случай сондите на хипотетичната мисия SpaceQ, както проф. Сафронова и нейните колеги са нарекли този проект, не само ще могат да открият аксиони или да изключат тяхното съществуване, но и да тестват някои аспекти от общата теория на относителността на Айнщайн с рекордно висока точност.
