Гипотетические частицы аксионы, давно считавшиеся ключом к разгадке темной материи, могут быть обнаружены в первые 10 секунд после взрыва ближайшей сверхновой. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли рассчитали, что именно в этот короткий промежуток времени звезда испускает всплеск аксионов, который способен подтвердить их существование. Если теория верна, аксионы распадаются в сильных магнитных полях, превращаясь в фотоны, что делает их заметными гамма-телескопам.
Проблема в том, что такие явления происходят редко, а необходимая аппаратура — далеко не всегда смотрит в правильное место. На сегодняшний день эту задачу выполняет космический телескоп «Ферми», но шансы, что он «поймает» сверхновую, составляют лишь 1 из 10. Чтобы покрыть всё небо, ученые предлагают запустить сеть спутников GALAXIS, которая позволит гарантированно фиксировать такие события.
«Если завтра вспыхнет сверхновая, а у нас не будет нужных приборов, мы потеряем уникальный шанс, который может не повториться десятилетиями», — говорит физик Бенджамин Сафди.
Аксионы впервые появились в теории еще в 1970-х годах как решение сильной CP-проблемы. Позже ученые поняли, что эти частицы с крошечной массой и отсутствием заряда — идеальные кандидаты на роль темной материи. Они взаимодействуют с другими объектами Вселенной в основном через гравитацию, а их предполагаемая способность распадаться на фотоны в сильных магнитных полях открыла новые пути для их поиска.
Сверхновая, по расчетам, создает идеальные условия для рождения аксионов. Взрыв массивной звезды приводит к образованию нейтронной звезды с экстремальными магнитными полями, которые должны преобразовывать аксионы в фотоны. Берклийская команда подсчитала, что аксионы с массой более 50 микроэлектронвольт могут быть обнаружены таким образом, что обеспечит не только доказательства их существования, но и измерения их массы и взаимодействий.
Если аксионы существуют, они смогут не только раскрыть природу темной материи, но и пролить свет на теорию струн, баланс материи и антиматерии, а также другие фундаментальные проблемы физики. Теперь остается ждать следующей вспышки сверхновой. Возможно, она случится уже завтра, и если «Ферми» будет направлен в нужное место, человечество может получить ответы на одни из самых больших вопросов науки за считаные секунды.
