Czy ziemska jonosfera pomoże odnaleźć ciemną materię?

jonosfera

Astronomowie od wielu lat poszukują niezwykłej ciemnej materii, która ma stanowić większość kosmosu. Najnowsze badanie sugeruje, że ziemska jonosfera może pomóc rozwiązać jej tajemnicę.

.Ciemna materia, która zgodnie z przewidywaniami odpowiada za większość masy Wszechświata i wciąż pozostaje nieuchwytna dla badaczy. Fizycy poszukiwali różnych cząstek, które mogłyby być kandydatami na nią, takich jak ciemne fotony i aksjony, koncentrując się na sygnaturach związanych z ich obecnością lub interakcjami z innymi cząstkami w określonych warunkach.

Naukowcy z University of Geneva, CERN i Sapienza University of Rome niedawno analizowali możliwość poszukiwania cząstek ciemnej materii, koncentrując się na ich przewidywanej konwersji w fale radiowe o niskiej częstotliwości, która może zachodzić w ziemskiej jonosferze. Badanie opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters, może otworzyć nowe możliwości poszukiwania ciemnej materii.

„Wielu badaczy rozważało rezonansową konwersję cząsteczek, które mogą być ultralekką ciemną materię (ULDM), takich jak aksjony lub ciemne fotony, na fotony modelu standardowego w środowiskach astrofizycznych. Było to badane na przykład w gwiazdach neutronowych, koronie słonecznej, a nawet na planetach naszego Układu Słonecznego, takich jak Jowisz. Zadaliśmy sobie pytanie, czy taki sygnał może być dostarczany przez naszą lokalną, naturalnie występującą plazmę, jaką jest jonosfera. Biorąc pod uwagę, że jest ona bardzo dobrze monitorowana i rozumiana, wydaje nam się, że jest to odpowiednie miejsce do poszukiwań” – powiedział Carl Beadle z University of Geneva.

Zdaniem fizyków, w teoretycznie uzasadnionych modelach znaczna część lub całość ciemnej materii może składać się z aksjonów lub ciemnych fotonów. Nowy pomysł zaproponowany przez badaczy polegałby na tym, że cząstki te mogłyby przekształcić się w zwykłe fotony w jonosferze, co uczyniłoby je wykrywalnymi za pomocą niedrogich anten na Ziemi.

„Konwersja rezonansowa mogłaby zachodzić, jeśli masa cząstek ciemnej materii pokrywałaby się wartością z częstotliwością charakteryzującą plazmę. Można myśleć o tej częstotliwości plazmy jako o gęstości liczbowej wolnych elektronów w plazmie, a ponieważ zmienia się ona wraz z wysokością w plazmie jonosferycznej, zbieżność ta może wystąpić, jeśli masa ciemnej materii znajduje się w odpowiednim zakresie” – wyjaśnił Beadle.

.Naukowcy obliczyli współczynnik konwersji dla przewidywanego sygnału, biorąc pod uwagę różne efekty, które mogłyby go osłabić. Następnie porównali fotony wykazujące ten sygnał z szumem (nieskorelowanymi fotonami), które mogłyby dotrzeć do potencjalnej anteny, aby oszacować potencjał ich podejścia do wykrywania aksjonów ciemnej materii lub ciemnych fotonów w eksperymencie. Ich odkrycia sugerują, że mała antena dipolowa mogłaby wykryć przewidywany sygnał. Potrzebne są do tego eksperymenty, które obejmowałyby dużą przestrzeń, ale możliwe, że ziemska jonosfera pomoże rozwiązać tajemnicę ciemnej materii.

Oprac. EG

Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 14 stycznia 2025