Планета как детектор: ученые ищут темную материю в атмосфере
Международная группа ученых во главе с Ацуши Таруей разработала инновационный подход к поиску темной материи, предложив рассматривать саму нашу планету в качестве огромного детектора для обнаружения гипотетических частиц — аксионов и темных фотонов, которые до сих пор не удалось зафиксировать экспериментальным путем.
Земля как природный резонатор
В основе метода лежит идея о том, что пространство между поверхностью планеты и электропроводящей ионосферой функционирует подобно природному резонатору. Эта полость способна накапливать и усиливать электромагнитные волны определенных частот, создавая условия для обнаружения крайне слабых возмущений, которые могут быть вызваны темной материей.
По словам Ацуши Таруи, главного автора исследования, опубликованного в научном журнале PTEP, масштабы планеты предоставляют уникальные возможности: "Полость между Землей и ионосферой работает как природный резонатор, усиливающий электромагнитные волны в том диапазоне масс, который мы стремимся изучить".
Теоретическая модель предусматривает анализ сигналов на частотах вплоть до 30 Герц с максимальным усилением в районе 8 Герц.
Результаты анализа геомагнитных данных
Для проверки гипотезы исследователи изучили записи геомагнитных наблюдений, собранные обсерваторией Эскдалемуир в Шотландии с 2012 по 2022 год. После фильтрации помех от техногенных источников ученые проводили поиск стабильных узкополосных колебаний, которые должны сохраняться длительное время.
Хотя прямого обнаружения аксионов не произошло, отсутствие подтвержденного сигнала позволило установить ограничения по их взаимодействию со светом в 100 раз более строгие, чем при предыдущих наземных экспериментах. По результативности эти данные сопоставимы с показателями орбитальных рентгеновских телескопов.
При поиске темных фотонов обнаружилось несколько устойчивых кандидатов в сигналы, которые потенциально могут соответствовать темной материи. Однако авторы признают, что эти сигналы пока могут объясняться неизвестными экологическими факторами, особенностями оборудования или другими формами помех.
Для получения окончательных выводов требуются дополнительные наблюдения, проводимые сетью геомагнитных обсерваторий по всему миру. Это позволит отделить глобальный сигнал темной материи от локальных возмущений.
