новости космоса
2088 6
06 ноября 2020 09:33:59

Почему солнечные аксионы не могут объяснить наблюдаемый избыток XENON1T

В течение нескольких десятилетий физики и астрофизики строили теории о существовании темной материи во Вселенной. Этот неуловимый тип материи будет состоять из частиц, которые не поглощают, не отражают и не излучают свет, и, следовательно, не могут быть обнаружены с помощью обычных инструментов для наблюдения за частицами.

Одним из наиболее многообещающих кандидатов на темную материю является аксион. Аксионы - это гипотетические частицы, которые были впервые введены для объяснения необычных наблюдений, связанных с сильными ядерными взаимодействиями. Впоследствии физики-теоретики предположили, что аксионы составляют части массы Вселенной, которые до сих пор не учтены и, таким образом, могут быть, по сути, темной материей. С тех пор бесчисленное количество команд по всему миру проводили поиск аксионов, используя множество мощных и сложных детекторов.

Несколько месяцев назад международная исследовательская группа, известная как XENON Collaboration, обнародовала новые данные, собранные XENON1T, чувствительным детектором взаимодействия между темной материей и обычными частицами. Эти данные содержат удивительный избыток событий, которые могут быть намеком на существование никогда ранее не наблюдавшихся частиц, таких как солнечные аксионы.

Исследователи из Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Университета Барселоны, Университета Барри и Laboratori Nazionali di Frascati (INFN) недавно изучили данные, собранные детектором XENON1T, в надежде лучше понять, может ли обнаруженный избыток на самом деле быть проявление солнечных аксионов. Результаты их анализа и их соображения, опубликованные в Physical Review Letters, похоже исключают возможность того, что солнечные аксионы стоят за неожиданными наблюдениями коллаборации XENON.

«Когда был объявлен результат XENON1T, мы проводили тщательное исследование эффектов аксионного излучения от различных астрофизических тел», сообщили по электронной почте авторы исследования: Лука Ди Луцио, Марко Феделе, Маурицио Джаннотти, Федерико Месиа и Энрико Нарди. «Таким образом, мы оказались в оптимальной ситуации, чтобы легко понять, что специфические свойства аксиона, требуемые объяснением XENON1T, сильно противоречат наблюдениям звездной эволюции».

В своей недавней статье Ди Луцио и его коллеги показывают, что гипотеза солнечных аксионов как избытка XENON1T не верна, поскольку противоречит предыдущим астрофизическим наблюдениям. Они надеются, что, исключив такую ​​возможность, их работа побудит другие команды найти и изучить альтернативные объяснения. По мнению исследователей, превышение вероятности может быть либо результатом нерешенной проблемы с экспериментальной установкой, либо указанием на другое экзотическое физическое явление.

«Солнечные аксионы не могут объяснить аномальное наблюдение XENON1T просто потому, что по сравнению с другими типами звезд, которые характеризуются гораздо большей плотностью ядра и температурой, Солнце не очень эффективно производит аксионы», - пояснили исследователи. «Если бы наблюдаемый избыток интерпретировался как следствие солнечных аксионов, тогда другие типы звезд могли бы производить аксионы в избытке, они бы сияли как интенсивные «аксионные маяки», теряя энергию из своих внутренних ядер с такой большой скоростью, что их эволюция была бы радикально изменена. Это находится в серьезном противоречии со многими прошлыми астрономическими наблюдениями".

Одним из примеров астрономических данных, которые противоречат гипотезе солнечных аксионов, являются наблюдения за звездным населением. Фактически, чтобы объяснить избыток XENON1T, солнечные аксионы должны иметь настолько большие параметры, что все звездное население, так называемые звезды с горизонтальной ветвью (HB), будет очень мало заселено. Если бы это было так, то в ближайших шаровых скоплениях не было бы звезд HB, где исследователи фактически обнаружили несколько из них.

«Наше исследование следует рассматривать в основном как вклад в поддержание усилий сообщества на правильном пути», - заявили исследователи. «Первоначальный энтузиазм по поводу возможного «открытия аксиона» мог бы отвлечь экспериментальные и теоретические усилия в направлении, которое фактически является тупиком».

Помимо исключения возможности того, что солнечные аксионы объясняют избыток XENON1T, недавняя работа, проведенная Ди Луцио и его коллегами, подчеркивает важность тщательного рассмотрения астрофизических последствий моделей аксионов при попытке оценить их феноменологическую жизнеспособность. В своей статье исследователи подчеркивают важность связи между аксионами и астрофизикой, поскольку первые доказательства существования аксионов могут в конечном итоге прийти непосредственно из астрофизических наблюдений.

В настоящее время команда проводит дальнейшие исследования физики аксионов. Эти исследования сосредоточены на широком круге тем, включая космологические и астрофизические последствия аксионов, построение аксионных моделей и феноменологические аспекты поисков аксионов, проводимых как в лабораторных, так и в наземных экспериментах.

«Каждый участник нашей команды имеет определенные навыки в различных аспектах физики аксионов», - сказали исследователи. «В настоящее время мы проводим тщательный анализ большого количества астрофизических наблюдений, некоторые из которых демонстрируют интригующие расхождения между теоретическими предсказаниями и наблюдениями. Хотя, если рассматривать их по отдельности, уровень значимости каждой аномалии пока умеренный, глобальный анализ может выявить непротиворечивую закономерность и указать на объяснение в терминах некоего специфического типа аксиона».


(Добавил: RoboAstroNews)

комментарии
1
3720 · 06-11-2020

Видишь суслика? - Не вижу. - Я тоже не вижу. Но он ЕСТЬ!

2
Teddy38 · 06-11-2020

Ту, скорее, наоборот.
Видишь аксионы в эксперименте XENON1T? - Вижу. - Я тоже вижу. А их НЕТ!

3
viktorchibis46 · 06-11-2020

Я уже как-то высказывался на тему аксионов.
Чрезвычайно плодотворная идея. Посудите сами. Считается, что они должны возникать и присутствовать:
- в плазме солнечного ядра и др. звезд (15Е+16 гр К),
- в гало галактик,
- в пучках фотонов (рентгеновского диапазона) в сильном магнитном поле,
- на установках ЦЕРНа,
- при изменении прецессии спина электрона,
- и в теории струн они возникают,
- ну и Темная материя как же без них может обойтись.
Не стану погружаться в теоретические дебри возникновения идеи аксионов (тем боле, что сам понимаю их чисто интуитивно), отмечу главное – нарушение СР-симметрии (конвертация заряда и хиральности одновременно). Естественно, никто не предлагает физической модели, всё на уровне параметров. Основное следствие этой идеи – бариогенезис (нарушение симметрии материи и антиматерии в нашей Вселенной).
Рискну закрыть данную брешь и предложить физическую модель аксионов. «Аксионы» - это симплы. В своё время была идея, что аксионы физически – это анаполи Зельдовича. Но в итоге до сих пор не нашли первых, и не «придумали», как делать вторые. Ошибка в том, что в анаполях Зельдовича не хватает азимутальных эл. вихрей. При их добавлении сразу упрощается модель их создания путем растяжки вихрей и закрутки их в спираль (правда образуются уже симплы). И с СР-параметрами всё становится ясно. Закрутка спирали в разные стороны (разная хиральность) приводит к образованию разной связности тороидальных и азимутального вихрей симплов, т.е. к разным эл. зарядам.
Да и с асимметрией количества материи и антиматерии всё проясняется. Их количество абсолютно одинаково, только суммарно в двух вселенных, нашей и Антивселенной, образуемой на втором магнитном полюсе лопнувшей сингулярности. Дело в том, что растяжка вихрей в спиральку процесс асимметричный не только по образующемуся знаку эл. заряда, но и по количеству образующихся симплов с разными зарядами.
Так что нарушение СР-симметрии в ряде процессов – это результат не действия какой-то особой частицы (аксиона), а это особенность ядерных и субъядерных процессов на уровне симплов.
Кстати, аксионы (симплы) давно обнаружены. Все датчики ускорителей (начиная с фотопластинок и камер Вильсона) массово фиксируют всевозможные закручивающиеся завитушки во внешнем электрическом или магнитном поле. Это и есть симплы-бублики, разорванные в симплы-спирали, в этом состоянии они активно укорачиваются до резонансных длин (других видов симплов), при этом идет процесс потери энергии (массы) симпла, и естественно траектория движения такого симпла во внешнем поле приобретает форму завитушки.

4
Teddy38 · 06-11-2020

"траектория движения такого симпла во внешнем поле приобретает форму завитушки"
А я думал, что это след заряженных частиц в магнитном поле.

5
viktorchibis46 · 06-11-2020

В тексте S_теории я писал «улитки», так правильнее. С уменьшением массы, у них радиус постоянно уменьшается, и они закручиваются в плоскости или по конусу.

6
3720 · 06-11-2020

К 4. Teddy. Ну, да - Сила Лоренца )

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2021. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!