Magnetické pole Země a prostor mezi povrchem planety a ionosférou mohou sloužit jako detektor některých velmi lehkých částic temné hmoty. Ukazuje to studie Atsushiho Nishizawy, Atsushiho Taruyi a Yoshiakiho Himemota zveřejněná v časopise Progress of Theoretical and Experimental Physics. Autoři v ní hledali pravidelné změny magnetického pole, které by mohly vznikat působením axionů nebo temných fotonů.
Temná hmota je označení pro dosud nepozorovanou složku vesmíru, jejíž přítomnost vědci odvozují z gravitačních účinků. Axiony a temné fotony patří mezi hypotetické kandidáty. V této studii jde o částice s mimořádně nízkou hmotností, které by se na velkých škálách chovaly spíše jako souvislé kmitající pole než jako jednotlivé částice.
Planeta jako přirozený rezonátor
Pokud se axiony pohybují prostorem a zároveň se nacházejí v geomagnetickém poli, mohou podle teorie vytvářet slabé elektromagnetické vlnění. To by se projevilo úzkým vrcholem ve spektru magnetického pole. Frekvence signálu přímo souvisí s hmotností částice; zkoumaná oblast odpovídá přibližně 0,3 až 30 hertzům.
Výzkumníci do výpočtů zahrnuli také elektrickou vodivost atmosféry. Zemský povrch a ionosféra totiž vytvářejí prostředí podobné dutině, v níž se elektromagnetické vlny mohou odrážet a při určitých frekvencích zesilovat. Výraznější odezvu model předpověděl v okolí 8 hertzů, tedy v oblasti související se Schumannovými rezonancemi. Ty vznikají přirozeným kmitáním elektromagnetického pole v prostoru mezi Zemí a ionosférou.
Teoretický model vědci porovnali s přibližně desetiletou řadou geomagnetických měření z observatoře Eskdalemuir ve Skotsku, pořízenou v letech 2012 až 2022. Z dat odstranili známé rušení a hledali dlouhodobě stabilní, úzkopásmové signály. U axionů nenašli přesvědčivý důkaz, jejich analýza však podle studie zlepšila dosavadní omezení síly vazby axionů na elektromagnetické pole zhruba o dva řády. Nejde tedy o objev axionů, ale o zpřesnění toho, jak silně by se mohly s běžnou hmotou a světlem projevovat.
Samostatná analýza byla zaměřena na temné fotony. Ty by na rozdíl od axionů mohly vytvářet elektromagnetický signál i bez přítomnosti vnějšího magnetického pole. V datech se objevilo několik kandidátních signálů, jejichž původ se zatím nepodařilo vysvětlit. Studie je proto nepovažuje za důkaz temné hmoty: podobné čáry ve spektru mohou vznikat také technickým rušením nebo dosud nedostatečně popsanými geofyzikálními jevy.
Význam práce spočívá především v rozšíření hledání ultralehké temné hmoty do velmi nízkých frekvencí bez nutnosti stavět nový obří detektor. Další ověřování bude vyžadovat porovnání měření z více míst. U axionů se totiž očekává určitá závislost na poloze, zatímco signál temných fotonů by měl být po celé Zemi podobnější. Teprve shoda mezi nezávislými observatořemi by mohla ukázat, zda neobvyklé signály souvisejí s novou částicí, nebo s pozemským prostředím.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.