Sciencemag.cz
Doporučujeme
Axiony představují hypotetické částice, o nichž se hovoří především proto, že jde o kandidáty na temnou hmotou. Souvisejí ale i se strunovými teoriemi a dalšími modely, který aspirují na to být „teorií všeho“. Strunové teorie neobnášejí jen představy smyček namísto bodových částic či úvahy o dodatečných rozměrech, ale podobně jako standardní model fyziky by měly dokázat předpovědět i existenci dosud neznámých částic a jejich vlastnosti. Některé verze teorie teorií strun pak skutečně předpovídají existenci axionů s určitými vlastnostmi – a to jakkoliv se strunovým teoriím často předhazuje, že jde pouze o matematická kouzla či rovnou metafyziku, která nedává žádné testovatelné předpovědi (takže v popperovské metodologii pak teorie není falzifikovatelná a tudíž ani vědecká atd.).
V datech získaných z rentgenové observatoře Chandra provozované NASA ze sledování kup galaxií (klastrů; největší známé uspořádané struktury ve vesmíru, které ještě gravitace dokáže udržet při sobě) by prý stopy po axionech mohly být k nalezení.
Žádné axiony se však detekovat nepodařilo. Nejedná se rozhodně o vyvrácení strunové teorie, ale některých jejích verzí skoro ano. Neznamená to ani, že žádné axiony neexistují (viz i dále), ale jejich parametry se podle všeho podařilo zúžit. Naopak případná detekce by byla velmi významným objevem s dosahem pro fyziku jako celek.
Axiony by měly mít velmi malé hmotnosti – různé modely předpokládají hmotnosti od miliontin elektronu až po nulovou klidovou hmotnost. Při průchodu magnetickými poli by se axiony mohly měnit na fotony, za určitých podmínek by docházelo i k opačnému procesu. Existují i teorie předpokládající celou třídu částic podobných axionům, které by se vzájemně lišily svou konvertibilitou (tj. ochotou přeměňovat se na fotony a zpět).
Autoři nové studie Christopher Reynolds z University of Cambridge a David Marsh ze Stockholm University vysvětlují, že právě proto se pokusili detekovat axiony uvedeným způsobem. V galaktických kupách totiž existují obří magnetická pole a velké množství rentgenového záření, takže by se zde mohlo podařit detekovat i příslušnou konverzi (mizející a vznikající fotony). Pozorování přitom údajně nepotvrdila existenci axionů s hmotností nižší než miliardtina miliontiny hmotnosti elektronů (tj. faktor 10 na -15).
I když samozřejmě neúspěch pozorování není plným důkazem, že takové částice nutně neexistují, přece jen jsou modely strunových teorií, které je předpokládají, zpochybněny. Teoretici by tedy mohli v rámci strunových teorií začít preferovat jiné varianty a zkusit oddělovat zrno od plev, uvedla další z autorů studie, Helen Russell z University of Nottingham… Kromě axionů s vyšší hmotností je ještě ve hře i nízký poměr konverze a tedy příliš malý počet částic, který by tak mohly uniknout detekci (i když stávající pozorování v rámci kupy galaxií v Perseovi bylo 3-4krát citlivější než předcházející, rovněž neúspěšné hledání axionů pomocí pozorování supermasivní černé díry M87). A samozřejmě nic jako axiony nemusí existovat vůbec…
Christopher S. Reynolds et al. Astrophysical Limits on Very Light Axion-like Particles from Chandra Grating Spectroscopy of NGC 1275, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-4357/ab6a0c , On Arxiv: https://arxiv.org/abs/1907.05475]
Zdroj: Arxiv/Phys.org
Ilustrační video NASA z YouTube
Je to až s podivem, jak se strunové teorie přizpůsobují faktům. Prakticky to nevychází, tak tu teorii trošku přiohneme. Kde jsou ty časy, kdy Einstein se svou obecnou teorií relativity prostě předpověděl nová fakta. Současná fyzika zapřahá koně za vůz a ani trochu se nečervená.