Выброс аксионных частиц и тайна темной материи ✅ QUEEN MOBILE ⭐⭐⭐⭐⭐ #НаучныеОткрытия #ФизикаЭлементарныхЧастиц #ТайныВселенной

Элементарные частицы в Стандартной модели физики элементарных частиц, используемые для описания трех из четырех фундаментальных сил, остаются в значительной степени неисследованными. Эта модель классифицирует все субатомные частицы, также известные как элементарные частицы. В частности, базисные фермионы включают 6 типов кварков, 6 типов лептонов (в том числе электроны); а фундаментальные бозоны включают бозон Хиггса (также известный как «частица Бога»), фотоны, представляющие электромагнетизм, глюоны, представляющие сильное взаимодействие, W-бозоны и Z-бозоны, представляющие слабое взаимодействие. Ученые также предполагают, что новая неоткрытая частица, названная «аксион», могла бы разгадать многие загадки современной физики.

Говорят, что нейтронные звезды «извергают» аксионные частицы, создавая загадочное пространство. Считается, что аксионы взаимодействуют с материей со слабой, труднообнаружимой силой, что делает их «невидимыми». Если аксионы действительно существуют, они могли бы скапливаться возле нейтронной звезды и мягко светиться, как мантия. Ученые работают над тем, чтобы лучше измерить и понять аксионы, надеясь найти их потенциальное применение.

Исследования аксионов открыли новые горизонты в области физики элементарных частиц и астрономии. Эти открытия не только помогают лучше понять аксион, но и открывают новые способы обнаружения и понимания этой частицы. Это исследование, опубликованное в журнале Physical Review X, знаменует собой новый шаг вперед в открытии и понимании аксионов и физики элементарных частиц.

Элементарные частицы в Стандартной модели физики элементарных частиц, которая описывает три из четырех известных нам фундаментальных сил, все еще неполны.

Эта модель классифицирует все субатомные частицы, также известные как элементарные частицы. Частицы в модели разделены на основные фермионы, состоящие из 6 типов кварков, 6 типов лептонов (одним из которых является электрон); а фундаментальные бозоны включают бозон Хиггса (также известный как «частица Бога»), фотоны, представляющие электромагнетизм, глюоны, представляющие сильное взаимодействие, W-бозоны и Z-бозоны, представляющие слабое взаимодействие.

Теоретически нам предстоит открыть еще как минимум одну частицу; Ученые называют ее частицей «аксион». Если мы сможем доказать существование аксионов во Вселенной, наука успешно решит многие сложные проблемы, которые до сих пор волнуют академический мир, и даже сможет назвать один из типов темной материи.

По мнению экспертов, нейтронные звезды могут «извергать» эти аксионные частицы в космос, и исследователи надеются, что смогут их измерить. Ученые надеются, что смогут узнать некоторые свойства и природу аксионов, например их массу.

С 1970-х годов выдающиеся умы физики предположили, что аксионы существуют. Они немного похожи на нейтрино, которые, как полагают, взаимодействуют со слабым взаимодействием с другой материей, что затрудняет их обнаружение.

Если аксионы существуют в определенном диапазоне масс, эксперты могут предсказать, что их поведение похоже на темную материю, способствуя загадочным эффектам гравитации.

Теоретически аксионы быстро распадаются на пары фотонов, если их поместить в достаточно сильное магнитное поле, что также делает их «невидимыми». На основании этого ученые предполагают, что если в какой-либо области имеется сильное магнитное поле и необъяснимое количество света, то существует высокая вероятность того, что аксионы там только что распались.

Нейтронные звезды славятся своими чрезвычайно сильными магнитными полями. По сути, они представляют собой ядра звезд-гигантов, которые подверглись взрыву сверхновой, а затем превратились в массу горячего, чрезвычайно плотного вещества и ведут себя подобно атому, но имеют размер в несколько десятков километров.

Магнитное поле, излучаемое нейтронной звездой, в сотни миллионов раз сильнее магнитного поля Земли и настолько сильное, что может уничтожить жизнь.

Другой вариант нейтронных звезд, называемый квазарами (пульсарами), обладает чрезвычайно высокими скоростями вращения и при вращении полюса квазара испускают мощные лучи радиоизлучения. Ученые сравнивают эти лучи со светом, излучаемым маяком, и даже предлагают использовать квазары в качестве «космических маяков» для будущих путешествий.

В прошлом году физик Дион Нордхейс из Амстердамского университета опубликовал отчет, в котором говорится, что квазары могут производить более 50 аксионов в минуту. И когда эти загадочные частицы покидают звезду, они проходят через мощное магнитное поле и превращаются в фотоны; Это делает квазар ярче обычного.

При анализе некоторых квазаров исследователи не обнаружили избытка света (доказывая, что аксион здесь не распадается, как говорилось выше). Однако это не подтверждает отсутствие аксионов вокруг квазаров. Возможно, существует какое-то ограничение, делающее сигнал от аксионов неясным.

В следующей части вышеупомянутого исследования ученые определили, что аксионы, попавшие в такое сильное магнитное поле, будут излучать сигналы. Со временем, возможно, миллионы лет, аксион соберется возле квазара, будет существовать бок о бок с нейтронной звездой и в то же время нежно светиться, как пленка, покрывающая поверхность звезды.

Если бы эти аксионные облака действительно существовали, они бы появились на подавляющем большинстве нейтронных звезд. Они также будут достаточно плотными, чтобы производить обнаруживаемые сигналы.

До сих пор наука еще не знает, какие сигналы они могут излучать, и возможны лишь две гипотезы. Сначала аксионное облако будет излучать непрерывный сигнал, расположенный в радиоспектре квазара, с частотой, соответствующей массе аксиона. Мы не знаем, что такое массовое число, но спектральный предел может дать некоторые первоначальные оценки.

Вторая возможность заключается в том, что сигнал появится, когда нейтронная звезда умрет, она взорвется и перестанет излучать. Естественно, этот процесс обычно длится сотни миллионов лет, и астрономы не обнаружили ни одной такой нейтронной звезды. По мнению экспертов, такая возможность более реальна.

Что касается избытка света, который становится фактором идентификации аксионных частиц, то учёные пока не обнаружили никаких следов, свидетельствующих о том, что аксионные облака действительно существуют вокруг нейтронных звёзд. Однако это помогает исследователям узнать пределы, при которых могут образовываться аксионы.

Эти исследования помогают астрономии лучше понять загадочные частицы и предоставляют новые индикаторы и новые способы обнаружения и измерения аксионов (если они действительно существуют).

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review X.

По данным ScienceAlert