Dążenie do zrozumienia ciemnej materii, która stanowi 85 procent masy Wszechświata, może poczynić znaczący postęp wraz z pojawieniem się pobliskiej supernowej. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, kierowani przez profesora nadzwyczajnego fizyki Benjamina Safdiego, wysunęli teorię, że nieuchwytna cząstka znana jako aksjon może zostać wykryta w ciągu kilku chwil od emisji promieni gamma w wyniku takiego zdarzenia. Aksjony, które według przewidywań pojawią się podczas zapadania się jądra masywnej gwiazdy w gwiazdę neutronową, mogą przekształcić się w promienie gamma w obecności intensywnych pól magnetycznych, co stanowi potencjalny przełom w fizyce.
Potencjalna rola teleskopów gamma
The badanie został opublikowany w czasopiśmie Physical Review Letters i ujawnił, że promienie gamma wytwarzane przez aksjony mogą potwierdzić masę i właściwości cząstki, jeśli zostaną wykryte. Kosmiczny Teleskop Promieniowania Gamma Fermiego, obecnie jedyne obserwatorium promieniowania gamma na orbicie, musiałby być skierowany bezpośrednio na supernową, a prawdopodobieństwo takiego ustawienia szacuje się na zaledwie 10 procent. Wykrycie zrewolucjonizowałoby ciemną materię badaniapodczas gdy brak promieni gamma ograniczyłby zakres mas aksjonów, czyniąc wiele istniejących eksperymentów z ciemną materią zbędnymi.
Wyzwania w uchwyceniu wydarzenia
Aby została wykryta, supernowa musi wystąpić w Drodze Mlecznej lub jej galaktykach satelitarnych – zdarzenie to zdarza się średnio raz na kilka dekad. Podczas ostatniego takiego zdarzenia, supernowej 1987A, brakowało wystarczająco czułego sprzętu emitującego promieniowanie gamma. Safdi podkreślił potrzebę gotowości, proponując konstelację satelitów o nazwie GALAXIS, która zapewni całodobowe pokrycie nieba.
Teoretyczne znaczenie Axion
Aksjon, wspierany przez teorie takie jak chromodynamika kwantowa (QCD) i teoria strun, wypełnia luki w fizyce, potencjalnie łącząc grawitację z mechaniką kwantową. W przeciwieństwie do neutrin, aksiony mogą przekształcać się w fotony w silnych polach magnetycznych, zapewniając unikalne sygnały. Eksperymenty laboratoryjne, takie jak ABRACADABRA i ALPHA, również badają aksjony, ale ich czułość jest ograniczona w porównaniu ze scenariuszem pobliskiej supernowej. Safdi wyraził pilną potrzebę, zauważając, że pominięcie takiego zdarzenia może opóźnić wykrycie aksjonów o dziesięciolecia, co podkreśla wysoką stawkę tego astrofizycznego przedsięwzięcia.
