Необъяснимые сигналы от нейтронных звезд намекают на призрачные частицы

18.01.2021 23:16

Необъяснимые сигналы от нейтронных звезд намекают на призрачные частицы

Астрономы обнаружили странный сигнал, исходящий от группы нейтронных звезд, который может быть отпечатком давно искомой элементарной частицы - и, возможно, даже темной материи. Необъяснимый избыток рентгеновских лучей намекает на аксионы, гипотетические "призрачные" частицы, которые могут решить несколько давних физических головоломок.

Когда массивные звезды становятся сверхновыми, они могут оставить после себя нейтронные звезды - чрезвычайно плотные ядра с мощными магнитными полями. Ожидалось, что группа нейтронных звезд по прозвищу Великолепная семерка будет производить ультрафиолетовый свет и низкоэнергетические рентгеновские лучи, но несколько лет назад астрономы обнаружили, что они также каким-то образом испускают высокоэнергетические рентгеновские лучи, которые нельзя объяснить с помощью текущие модели.

В новом исследовании команда предложила интригующее объяснение - сигналы могут быть вызваны аксионами. Эти гипотетические частицы были впервые предложены в 1977 году для решения космологической загадки, называемой проблемой сильной СР (ф физике элементарных частиц СР означает симметрию зарядов + четность или четность зарядового сопряжения) , которая (говоря очень просто) размышляет о том, почему нейтроны не взаимодействуют с электрическими полями. Позже аксионы выступили в качестве многообещающего кандидата на роль темной материи, загадочного вещества, которое, как считается, превышает количество частиц обычной материи в соотношении пять к одному.

Если бы они существовали, аксионы имели бы очень маленькие массы и редко взаимодействовали бы с обычной материей, беспрепятственно проникая сквозь людей и планеты - отсюда и прозвище "призрачная частица". Но один из способов заявить о своем присутствии - это взаимодействие с электромагнитными полями, такими, как окружающие нейтронные звезды.

Исследователи предполагают, что аксионы могут создаваться в огромных количествах в сердце этих нейтронных звезд и выходить наружу, где магнитное поле преобразовывает их в фотоны. Поскольку аксионы несут большое количество энергии, их фотоны тоже будут генерировать высокоэнергетические рентгеновские лучи, наблюдаемые вокруг этих звезд.

"Мы еще не утверждаем, что открыли аксион, но мы говорим, что дополнительные рентгеновские фотоны можно объяснить аксионами", - говорит Раймонд Ко, автор исследования. "Это захватывающее открытие избытка рентгеновских фотонов, и это захватывающая возможность, которая уже согласуется с нашей интерпретацией аксионов".

Интересно, что астрономы уже работали с этой интерпретацией аксионов и пытались найти частицы, ища признаки радиосигналов вокруг нейтронных звезд или рентгеновских аномалий в скоплениях галактик, но безрезультатно. Это делает новое обнаружение такого странного сигнала, отвечающего требованиям аксионов, невероятно интригующим. Более того, они, возможно, уже были обнаружены в лабораторных экспериментах.

Если аксионы действительно существуют, они будут очень удобными маленькими частицами. Они не только смогли решить проблему сильной CP и темной материи, но и укрепили аргументы в пользу теории струн и могут помочь объяснить, почему во Вселенной гораздо больше материи, чем антиматерии.

Даже если избыток рентгеновского излучения не вызван аксионами, команда говорит, что они все равно могут вызывать вопросы, выходящие за рамки Стандартной модели, намекая на совершенно новую физику. Чтобы выяснить это, следующим шагом будет исследование белых карликов, которые, как ожидается, не будут иметь рентгеновского излучения.

"Если мы видим избыток рентгеновских лучей и там, это становится довольно убедительным", - говорит Бенджамин Сафди, ведущий автор исследования.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Напомним, ранее сообщалось, что космические лучи могут приводить к зависанию смартфонов.

Источник

Редакция: | Карта сайта: XML | HTML | SM
2013-2021 © "МехКорпс — роботы и киборги". Все права защищены.