Аксионы объясняют, почему сильное взаимодействие — сила, соединяющая кварки в протонах и нейтронах — подчиняется симметрии обращения времени. Это означает, что на субатомном уровне процессы, вызванные сильным взаимодействием, будут выглядеть так же, как если бы время шло в обратную сторону. Почему сильное взаимодействие подчиняется этой симметрии, все еще неизвестно. Аксионы — популярный ответ на эту загадку.

Гипотетическая аксионная темная материя ведет себя в большей степени как поле, покрывающее Вселенную, чем как отдельные частицы. В ранней Вселенной значение аксионного поля начинает колебаться взад и вперед. Энергия, возникшая в результате этих осцилляций, и есть аксионная темная матеря.

Физики из Университета Дарема и Королевского колледжа Лондона представили математическое описание аксионов и описали их связь с фундаментальными симметриями Стандартной модели физики частиц. В своей статье они показали, каким образом можно будет в ближайшем будущем обнаружить аксионы в лабораторных условиях.

Известно, что темная материя любого вида слабо взаимодействует со светом, иначе бы ее уже увидели. Аксионная темная материя не исключение, но если внимательно изучить показания телескопов, можно заметить признаки этого взаимодействия. Например, фотон, движущийся сквозь магнитное поле, с небольшими шансами может превратиться в аксион. И это могут засечь астрономы, рассказывает Phys.org.

«Сейчас удивительный момент для изучения физики аксионов. Никто еще не знает, какова природа темной материи. Исследуя различные варианты, такие как аксионы, мы надеемся однажды раскрыть эту тайну», — сказала Францеска Чадха-Дэй, соавтор статьи.

В прошлом году команда физиков-теоретиков из США предложила новый способ узнать, что же произошло во Вселенной через секунду после Большого взрыва. Для этого они обратились к тем же аксионам, которые могли возникнуть в первое мгновение истории всего.