Вперше в історії фізики створили у лабораторних умовах частинку, що становить основу темної матерії

Фізики вперше створили реалістичну імітацію аксіона — гіпотетичної частинки, яка може становити основу темної матерії, що заповнює понад 80% маси Всесвіту. Це досягнення відкриває нові можливості для вивчення однієї з найбільших загадок сучасної фізики — природи «невидимої» матерії, яка формує галактики та утримує їх разом завдяки гравітаційному впливу.

Дослідники використали тонкі шари телуриду марганцю-вісмуту — матеріалу, здатного об’єднувати електричні та магнітні поля. Саме у цьому середовищі їм вдалося відтворити коливання, схожі на ті, які могли б створювати справжні аксіони. У результаті утворилися аксіоноподібні квазічастинки — колективні збудження в матеріалі, які поводяться майже так само, як і справжні аксіони.

Для створення ефекту вчені застосували лазер, що збуджував магнітні хвилі (магнони) в матеріалі. Спостерігаючи за змінами магнітного стану, вони зафіксували часо́ві коливання у взаємодії між електричним полем і намагніченістю — ключову ознаку аксіонної динаміки. Також з’ясувалося, що ці квазічастинки можуть посилити сигнал від справжнього аксіона, якщо той з’явиться поруч у магнітному полі, перетворившись на фотон.

Це відкриття не лише підтверджує давні теоретичні передбачення, а й відкриває шлях до створення детекторів темної матерії на основі нового матеріалу. Фізики сподіваються, що згодом зможуть перейти від імітації до прямого виявлення аксіонів — і, можливо, вперше зафіксувати справжні частинки темної матерії.