США: первые данные нового эксперимента по поиску аксионов

Эксперимент, выполненный на «подержанном» оборудовании, раннее использовавшемся в других экспериментах, представил новые ограничения на свойства частиц, которые могут образовывать «темную материю». Предполагается, что на долю «темной материи» может приходиться до 25% массы Вселенной. Детектор CAST (CERN Axion Solar Telescope) был создан для поиска так называемых аксионов — экзотических частиц, которые, возможно, рождаются в недрах Солнца.

Хотя эксперимент CAST не обнаружил ни одного аксиона, однако он смог установить новый предел на константу взаимодействия между аксионом и фотоном. Для аксионов с массой менее 0,02 эВ константа взаимодействия меньше 1,16*10-10 ГэВ-1 на 95%-ом уровне достоверности (hep-ex/0411033).

Наряду с суперсимметричными частицами аксион является один из наиболее вероятных кандидатов для «темной материи». Первоначально аксионы были придуманы для того, чтобы объяснить, почему сильные взаимодействия, в отличии от слабых, не нарушают CP-симметрию (комбинированную зарядовую и пространственную симметрию).

Предполагается, что аксионы могут образовываться внутри Солнца при рассеянии тепловых фотонов на электронах. Согласно теоретическим моделям и экспериментальным данным, масса аксиона может находится в диапазоне от одной миллионной доли электрон-вольта до нескольких эВ. Открытие аксиона дало бы серьезный импульс исследованиям физики вне рамок Стандартной Модели.

Если аксионы существуют, то сильное магнитное поле установки CAST должно преобразовывать солнечные аксионы в рентгеновское излучение. Для получения магнитного поля коллаборация CAST использовала тестовый магнит, который был первоначально изготовлен в CERNе для проекта Большого адронного коллайдера LHC (Large Hadron Collider) Этот магнит достигает 10-и метров в длину и создает поле напряженностью 9 Тл.

Детектор регистрировал солнечное излучение около трех часов в день одним торцом на восходе и другим на закате. Остальную часть дня для измерения фона детектор не был направлен на Солнце.Сигнал от аксионов должен был проявляться как избыток рентгеновских фотонов над фоном в трех различных детекторах рентгеновского излучения, когда Солнце светило внутрь магнита. Часть оборудования для регистрации рентгеновского излучения первоначально предназначалось для космического рентгеновского телескопа ABRIXAS, но затем было адаптировано под специфику эксперимента CAST.&nbsp

Пока коллаборация CAST провела анализ данных, собранных с мая по ноябрь 2003 года. В настоящее время обрабатываются данные 2004 года. В следующем году коллаборация планирует сделать детектор чувствительным к более высоким значениям масс аксиона путем заполнения рабочего объема детектора буферным газом .В коллаборации CAST работают физики из CERNа и 14 других научных центров Германии, Греции, Испании, Канады, России, США, Хорватии и Франции.

Аккумулятор Новостей, 07:40 25.12.2004
Источник: Переплёт.ру