Sciencemag.cz
Doporučujeme
Podle Primakoffova jevu by se v silných magnetických polích mohly axiony, hypotetické částice tvořící temnou hmotu, přeměňovat na fotony (a zase zpět). Řada projektů pro detekci temné hmoty je proto navržena právě takhle, snaží se zachytit příslušné fotony.
Připočteme-li k tomu, že by se axiony měly ve zvýšené míře tvořit při přeměně hvězdy na supernovu a v době, která tomu předchází, možná detekce se tím konkretizuje. Fyzikové z Massachusetts Institute of Technology se nyní soustředili právě na tento scénář. Hvězda Betelgeuse je na dobré cestě stát se supernovou (i když k tomu sotva dojde tak rychle, jak se spekulovalo ještě před cca rokem; viz také: Jak to bylo s Betelgeuse). Když však nyní vědci v rentgenovém spektru pátrali po fotonech, které by mohly vznikat z axionů, celé hledání opět vyšlo naprázdno. Znamená to další omezení vlastnosti ultralehkých axionů, údajně asi 3krát přesnější než dosavadní výsledky. Toto omezení se přitom netýká povolené hmotnosti axionů, ale jejich ochoty interagovat. Přeměny na fotony, respektive jakékoliv další interakce s běžnou hmotou vyjma gravitace, budou ještě vzácnější – a další pátrání tedy obtížnější.
Primakoffův jev předpokládá, že jako továrny na axiony by mohla fungovat i jádra běžných hvězd. Pokud pak axiony cestou k Zemi narazí na magnetické pole, měly by se zase přeměnit na fotony s určitou energií – v rentgenovém spektru (alespoň dle předpokládaných vlastností aixonů). Axiony z našeho Slunce takhle ale detekovat nedokážeme, protože to vydává rentgenové záření i samo od sebe. (To, že ze Slunce nebude supernova, by znamenalo, že axionů zde vznikne méně. Ale zase blízko od nás, takže by to tolik vadit nemělo.) Betelgeuse ne. Fotony v této části spektra by proto měly vznikat z axionů; kdybychom ovšem nějaké našli…
Pro hledání byla použita data z dalekohledu NuStar, který provozuje NASA, do výpočtů bylo třeba dále zahrnout hodnoty magnetického pole, které očekáváme mezi Betelgeuse a Zemí.
Autoři výzkumu dále uvádějí, že výbuch Betelgeuse v podobě supernovy by nám pomohl. Jednak by při něm vzniklo a do vesmíru bylo vychrleno obrovské množství axionů, jednak by se tyto axiony mohly přeměňovat i na záření gama.
Mengjiao Xiao et al. Constraints on Axionlike Particles from a Hard X-Ray Observation of Betelgeuse. Phys. Rev. Lett. 126, 031101 – Published 21 January 2021
Zdroj: MIT News / Phys.org
Poznámky PH:
Neúspěšně se pátralo i po axionech přeměňujících se na fotony v rádiové části spektra. Jak to vlastně je? Energie vznikajícího fotonu bude odpovídat hmotnosti axionu. Pátrání v různých částech spektra znamená, že různé teorie předpokládají různou klidovou hmotnost axionů. Ale také jde o různou relativistickou hmotnost, tj. při výbuchu supernovy by z axionů pohybujících se rychlostmi blízkými rychlosti světla vznikaly energičtější fotony gama atd.
Axiony nejsou jediným kandidátem na temnou hmotu, ovšem pátrání po částicích WIMPs nebo temných fotonech či různých derivátech neutrin zatím také nikam nevedlo.
