Представлен новый метод поиска темной материи из темных фотонов с помощью измерений магнитного поля Земли на частотах ниже 100 Гц. Когерентно осциллирующие темные фотоны могут индуцировать монохроматическое магнитное поле за счет кинетического смешивания с обычными фотонами. Для масс темных фотонов около 3×10⁻¹⁴ эВ сигнал резонансно усиливается в полости, образованной поверхностью Земли и ионосферой. Рассчитан ожидаемый сигнал с учетом проводимости атмосферы. Из многолетних геомагнитных данных получены новые верхние пределы на параметр кинетического смешивания ε. Эти ограничения превосходят предыдущие наземные результаты в диапазоне масс 10⁻¹⁵–2×10⁻¹³ эВ.
Невидимая тёмная материя управляет вращением галактик — Вера Рубин ещё в прошлом веке показала, что звёзды движутся так, будто их подгоняет незримая сила. Один из главных подозреваемых — тёмный фотон, массивный собрат обычного света, предсказанный усложнёнными уравнениями Максвелла и не вписывающийся в Стандартную модель.
Учёные превратили планету в гигантский радиоприёмник. Пространство между Землёй и ионосферой (электрически заряженный слой атмосферы) образует резонатор, который многократно усиливает магнитную дрожь, если её частота совпадает с «радиоволной» тёмного фотона. Это похоже на то, как одна гитарная струна отзывается на ноту, взятую на другой. Многолетние записи магнитного поля позволили провести тонкий спектральный анализ — выловить в шуме одну-единственную частоту.
Впервые учли электропроводность воздуха, что уточнило расчёт и помогло отделить возможный сигнал от помех. Прямого «привета» от тёмной материи не услышали, но установили самые строгие ограничения на её взаимодействие с магнетизмом — для диапазона масс от 10⁻¹⁵ до 2×10⁻¹³ эВ. А искомые частоты ниже 100 Гц, где поют киты и гудят линии электропередач, заставляют учёных вычищать из данных звуки океана и цивилизации.
🎯 Искомый сигнал лежит в полосе ниже 100 Гц — здесь поют киты и гудят электросети. Чтобы выловить космический «шёпот», учёным приходится отфильтровывать голос океана и шум цивилизации.