PRL: время жизни темной материи может превышать возраст Вселенной в миллионы раз

Японские ученые из Токийского столичного университета добились значительного прогресса в поиске темной материи. Всего за несколько часов команда установила новые пределы времени жизни частиц этого загадочного вещества. Исследование опубликовано в научном журнале Physical Review Letters (PRL).

Темная материя — это гипотетическая форма материи, которая не испускает, не поглощает и не отражает свет, что делает ее невидимой для современных телескопов. Однако ее существование подтверждается гравитационными эффектами, такими как вращение галактик, которое невозможно объяснить только видимой материей. Несмотря на десятилетия исследований, природа темной материи остается одной из самых больших загадок современной физики.

Ученые сосредоточились на поиске аксионоподобных частиц (ALP) — одного из перспективных кандидатов на роль темной материи. Эти частицы могут распадаться, испуская свет в инфракрасном диапазоне. Однако инфракрасный спектр крайне сложен для анализа из-за множества помех, таких как зодиакальный свет, атмосферное излучение и другие источники шума.

Чтобы преодолеть эти трудности, исследователи использовали новую методику, которая позволяет выделить узкий диапазон длин волн, характерный для распада ALP, на фоне широкого спектра фонового излучения. Для этого они применили спектрограф WINERED на телескопе Магеллана Клея, который обеспечил высокую точность измерений.

Анализ данных показал, что никаких признаков распада ALP обнаружено не было. Это позволило установить новые нижние границы времени жизни частиц темной материи — от 10^25 до 10^26 секунд, что в десятки миллионов раз превышает возраст Вселенной. Эти результаты стали самыми строгими ограничениями на сегодня.

Исследование демонстрирует, как передовые технологии в области инфракрасной спектроскопии могут быть использованы для решения фундаментальных вопросов физики частиц. Хотя темная материя пока не обнаружена, ученые отмечают, что в данных есть намеки на аномалии, которые могут указывать на ее присутствие. Для подтверждения этих сигналов потребуются дополнительные наблюдения и анализ.