Землю впервые использовали как детектор тёмной материи: сигнал на частоте 8 Гц
Исследователи из Киотского университета, Университета Хиросимы и Университета Нихон разработали теоретическую модель, превращающую окрестности Земли в гигантский детектор тёмной материи. Вместо лабораторных магнитов они предложили использовать магнитное поле Земли и естественный резонатор, образованный поверхностью планеты и ионосферой.
Астрономы оценивают, что на тёмную материю приходится около четверти всей энергии Вселенной, однако её природа остаётся неизвестной. Среди гипотез — ультралёгкие аксионы и тёмные фотоны, которые должны быть на 19–21 порядок легче электрона. Традиционные эксперименты по поиску таких частиц требуют мощных магнитов, но их область действия ограничена.
Авторы новой работы выяснили, что область между поверхностью Земли и ионосферой способна резонировать с электромагнитными волнами, усиливая сигналы вблизи частоты 8 Гц. На основе модели учёные проанализировали геомагнитные измерения обсерватории Эскдалмьюир Британской геологической службы, собранные с 2012 по 2022 год.
Специалисты удалили из данных искусственные помехи и искали устойчивые сигналы в узком диапазоне частот — такие, какие должна создавать ультралёгкая тёмная материя. В итоге им удалось установить новые ограничения на силу взаимодействия аксионов со светом, используя всю Землю в качестве детектора для определённого диапазона масс этих частиц.
Как отмечают исследователи, такой подход открывает дополнительные возможности для поиска тёмной материи без необходимости строить всё более крупные лабораторные установки. Результаты работы приближают учёных к разгадке состава одной из главных космологических загадок.
