Аксион – гипотетическая элементарная частичка, существование которой постулировали, чтобы объяснить, почему некоторые субатомные реакции нарушают главные ограничения симметрии. Это касается и симметрии во времени.
В 1980 году Нобелевскую премию по физике посвятили открытию ассиметричных по времени реакций. В течение следующих десятилетий ученые, изучающие галактические движения и характер микроволнового излучения, поняли, что большую часть вселенской материи нельзя разглядеть.
Загадочное вещество именовали темной материей. Современный анализ показывает, что ее количество достигает 84% в пространстве. Этот компонент темный не только потому, что не излучает свет, но и не состоит из атомов или обычных элементов, вроде электронов и протонов. В качестве одного из вариантов предложили аксионы. Но их существование оставалось сомнительным.
Исследователи решили использовать новый метод изучения природы аксионов. Если они существуют, то квантовая механика должна устанавливать ограничение при контакте со светом в присутствии магнитного поля. Когда они распространяются вдоль сильного поля, то аксионы и фотоны должны трансмутировать от одного к другому осциллирующим образом. Сила любого возможного эффекта частично зависит от энергии фотонов. Поэтому ученые использовали рентгеновскую обсерваторию Чандра, чтобы отследить яркие рентгеновские лучи из галактик.
Они внимательно присмотрелись к лучам из ядра галактики М87, обладающей мощными магнитными полями. Кроме того, М87 проживает в скоплении Девы, чьи масштабы позволяют намного легче интерпретировать наблюдения.
Обзор не выявил подписи аксионов. Но это помогло установить новый предел силы связи между аксионами и фотонами, что повлияет на будущие эксперименты. Исследователи подчеркнули важность использования в этом вопросе рентгеновской астрономии.