Прорыв в физике: создан метаматериал, имитирующий темную материю
Физики из России разработали новое теоретическое описание аксионного отклика, который является аналогом свойств гипотетических "легких" частиц темной материи. Также была предложена схема создания метаматериала — искусственной структуры, которая воссоздает характеристики этих частиц. Опыты с таким метаматериалом помогут раскрыть уникальные квантовые свойства аксионов, сообщила пресс-служба Университета ИТМО.
"Первые результаты были настолько необычными и вызвали множество вопросов, что нам потребовалось два года, чтобы осознать и сформулировать новую концепцию. Уверен, что эта работа станет основой для нового научного направления и приведет к многим прорывным результатам", — сказал ведущий научный сотрудник Университета ИТМО Максим Горлач.
Исследователи отмечают, что за последние годы ученые по всему миру активно разрабатывают метаматериалы с аксионным откликом. Это проявляется в том, что поведение электрических зарядов в этих структурах и их взаимодействие с частицами света можно описать теми же уравнениями, что и для гипотетических "легких" частиц темной материи.
Российские ученые обнаружили, что существует другая форма аксионного отклика, чьи электродинамические свойства описываются другим набором уравнений, включающих как электрические, так и магнитные заряды. Несмотря на то, что искусственные аналоги этих аксионов будут вызывать те же оптические эффекты, внутри метаматериалов будут происходить другие физические процессы.
"Оказалось, что среда с дуальным аксионным откликом рассеивает свет так же, как и среда с известным аксионным откликом. Для того чтобы продемонстрировать новую физику, нам нужно было смоделировать взаимодействие материала с зарядами, помещенными внутрь", — пояснил аспирант Университета ИТМО Эдуардо Барредо.
Проведенные учеными расчеты и моделирование позволили разработать схему создания метаматериала, который воспроизводит данный отклик и помогает отличить его от свойств "обычных" аксионов. Эксперименты с такими конструкциями помогут физикам по-новому интерпретировать результаты уже известных экспериментов и могут открыть новые перспективы в квантовой механике.
О легкой темной материи
После неудачных попыток найти "тяжелую" темную материю космологи предположили, что она может состоять из аксионов — сверхлегких частиц, схожих по массе и свойствам с нейтрино. Первые поиски аксионов также не принесли результатов, но пять лет назад детектор XENON 1T зафиксировал возможные признаки их существования. Однако в 2022 году ученые усомнились в этих данных после анализа результатов с более мощной установки XENONnT, сообщае ТАСС Наука.
