На сайте ЦЕРН размещена интересная заметка "CAST-CAPP inches closer to axion dark matter" - "CAST-CAPP стал на несколько дюймов ближе к темной материи аксиона".

Аксионный галоскоп CAPP в эксперименте CAST выискивал аксионы из «ореола» темной материи Млечного Пути и сужал теоретическое пространство, в котором можно искать эти гипотетические частицы.

Эти гипотетические частицы, называемые аксионами, могли бы решить сразу две загадки - они могли бы объяснить темную материю, загадочное вещество, которое, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной, а также объяснить загадочные свойства симметрии сильного взаимодействия, удерживающего вместе протоны и нейтроны в атомных ядрах.

Но теоретическое пространство возможностей для аксионов огромно, как с точки зрения их массы, так и силы их взаимодействия с другими частицами. Таким образом, поиски аксиона нацелены на разные регионы этого пространства. Каждый поиск приносит с собой возможность открытия, а его результаты определяют будущие поиски.

CAST изначально был разработан для поиска аксионов, исходящих от Солнца. В своем новом исследовании команда CAST поместила резонатор, состоящий из четырех полостей, в одно из двух отверстий магнита эксперимента, чтобы построить детектор аксионов, который вместо этого ищет аксионы из «ореола» темной материи Млечного Пути — аксиона. галоскоп, который они назвали CAST-CAPP.

В сильном магнитном поле, например, создаваемом магнитом CAST, аксионы должны преобразовываться в фотоны. Резонатор аксионного галоскопа — это, по сути, радиоприемник, который исследователи могут настроить, чтобы определить частоту этих аксионно-преобразованных фотонов. Но частота аксионной «радиостанции» неизвестна, поэтому исследователи должны медленно сканировать полосу частот, чтобы попытаться определить частоту аксионного сигнала.

Резонатор CAST-CAPP можно настроить для приема сигналов аксионов в диапазоне от 4,774 до 5,434 ГГц, что соответствует массам аксионов от 19,74 до 22,47 микроэлектронвольт.

Исследователи CAST сканировали эту полосу частот 660 МГц с шагом 200 кГц в течение 4124 часов с 12 сентября 2019 г. по 21 июня 2021 г. и выделили известные фоновые сигналы, такие как беспроводная локальная сеть (WLAN) 5 ГГц. Данные CAST-CAPP накладывают новые ограничения на максимальную силу взаимодействия аксионов с фотонами для масс аксионов от 19,74 до 22,47 микроэлектронвольт, сужая пространство, в котором можно искать аксионную темную материю.

Новые границы дополняют результаты предыдущих поисков аксионов, в том числе результаты другого галоскопа CAST, RADES, данные которого были получены в 2018 году.

Охота на темную материю продолжается. Настройтесь на эту волну еще раз, чтобы следить за обновлениями CAST-CAPP и других исследований темной материи, проводимых в ЦЕРН, таких как поиски темной материи на Большом адронном коллайдере.

В новой статье, опубликованной в Nature Communications, группа исследователей, работающих над экспериментом CAST в ЦЕРН, сообщает, как они перенацелили часть эксперимента на ранее неизведанную область аксионного пространства. Ссылка на публикацию в свободном доступе:

C. M. Adair et al.Search for Dark Matter Axions with CAST-CAPP. Nat Commun 13, 6180 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33913-6"