Фізики запропонували шукати невловимі Аксіон біля чорних дір

Для пояснення деяких дивних явищ фізики елементарних частинок було припущено існування частинок аксіонів, проте виявити їх не вдається вже четвертий десяток років. Можливо, для цього варто простежити за гравітаційними хвилями, які можуть розбігатися від швидко обертових чорних дір.

Нові розрахунки пророкують, що чорні діри можуть накопичувати хмари частинок-аксіонів, а ті – призводити до появи гравітаційних хвиль. Їх можуть помітити детектори, подібні відомої обсерваторії LIGO, тим самим підтвердивши існування аксіонів, безуспішне «полювання» за якими триває вже десятиліття. З такою пропозицією виступили фізики-теоретики з США і Канади в статті, опублікованій журналом Physical Review D.

Аксіон – гіпотетичні нейтральні елементарні частинки, існування яких було припущено в 1970-ті в ході спроби дати пояснення переважанню у Всесвіті речовини над антиречовиною. Крім того, Аксіон розглядаються в числі кандидатів на роль частинок темної матерії , якій має бути в п’ять разів більше звичайної, але виявити яку ми до сих пір не можемо.

Пошуки аксіонів – і за допомогою «лабораторних» інструментів, і через космічні спостереження – тривають досі, і досі безуспішно. Абсолютно новий підхід до цього завдання запропонувала група фізиків на чолі з канадською наукового Асіміной Арванітакі (Asimina Arvanitaki). За їхніми розрахунками, Аксіон, що опинилися на орбіті поблизу чорної діри і прискорені її обертанням, повинні потрапити під дію сверхізлученія – процесу, який лавиноподібно збільшує кількість частинок, як це відбувається з фотонами в робочому тілі лазера.

Надвипромінювання розвивається тільки в тому випадку, якщо довжина хвилі аксіонів порівнянна з розмірами самої чорної діри і, відповідно, маса частинки виключно невелика – за розрахунками Арванітакі і її колег, аксіон повинен бути в десятки тисяч і навіть мільйонів разів легше, ніж та область мас, де його шукають зараз в лабораторних експериментах. При таких умовах ці частинки повинні накопичуватися у самого горизонту подій обертається чорної діри в великих кількостях.

Помітити їх дозволять гравітаційні хвилі . Вчені вказують, що зіткнення аксіонів всередині такого хмари повинна породжувати стабільний ряд гравітаційних хвиль, довжина яких залежить від маси аксіонів. Спостерігати гравітаційні хвилі ми вже вміємо – і у нас є для цього діючий детектор LIGO, який в 2016 р вперше « зловив » їх, а незабаром запрацюють і нові такі інструменти. Можливо, вони принесуть нове гучне відкриття – перші докази існування аксіонів.