Физики превратили Землю в гигантский детектор: открыт новый способ поиска темной материи

Физики предложили использовать магнитное поле Земли в качестве гигантского детектора для поиска аксионов — гипотетических частиц темной материи. Теоретическая модель и анализ данных обсерватории за десять лет позволили расширить диапазон частот, при которых можно регистрировать эти частицы, однако обнаруженные сигналы требуют независимого подтверждения.
В этом материале:

Метод превращения Земли в детектор

Как искали сигналы в данных обсерватории

Что работа доказывает и где ее ограничения

Метод превращения Земли в детектор

Аксионы считаются основными кандидатами на роль темной материи из-за их малого веса и отсутствия электрического заряда. Чтобы зафиксировать их, физики обычно используют сильные лабораторные магниты: при взаимодействии с магнитным полем аксион должен превратиться в фотон света. Главная проблема таких экспериментов — масштаб. Для поиска частиц в определенном энергетическом диапазоне (от 10-13 до 10-11 эВ) требуются установки, которые не помещаются в стандартных лабораториях.
Авторы работы, опубликовавшей результаты в журнале Progress of Theoretical and Experimental Physics, предложили заменить лабораторный магнит естественным магнитным полем Земли. Исследователи создали теоретическую базу, которая учитывает электропроводность атмосферы. Согласно расчетам, полость между поверхностью планеты и ее ионосферой работает как резонатор, усиливая сигналы на частоте около 8 Гц. Это позволяет делать предсказания вплоть до 30 Гц, в то время как предыдущие теории ограничивались частотами ниже одного герца.