Подземная охота за невидимой материей экспресс
В глубине итальянских Апеннин, под толщей горной породы, стоит кристалл, который ловит каждый распад радиоактивного америция. Америций испускает гамма-лучи с энергией 59,5 килоэлектронвольт — как очень резкий звонок, который звучит всегда одинаково. Если бы сквозь кристалл пролетали аксионы — гипотетические частицы тёмной материи, — этот звонок мог бы иногда чуть-чуть меняться. Учёные из эксперимента RadioAxion слушали этот звонок месяцами.
Аксионы — одна из главных надежд в поисках тёмной материи. Это сверхлёгкие частицы, которые почти не взаимодействуют с обычным веществом, но могут слегка влиять на радиоактивный распад. Идея в том, что если аксионы заполняют нашу галактику, их поток может менять скорость распада америция с определённой периодичностью — как прилив, который то усиливает, то ослабляет шум волн. Детектор из йодида натрия регистрировал каждый гамма-квант и записывал точное время.
Результат оказался тихим: никакой периодичности в распаде не нашли. Но это не провал, а сужение круга поиска. Измерения позволили наложить новые ограничения на так называемую константу распада аксиона в диапазоне масс от $10^{-21}$ до $10^{-9}$ электронвольт. Для сравнения, масса электрона — около полумиллиона электронвольт. Аксион, если он существует, легче электрона в миллиарды миллиардов раз.
Теперь команда планирует улучшить детектор и продлить наблюдения. Каждый месяц тишины — это новая граница на карте невидимого мира. Подземный кристалл продолжает слушать, и, возможно, однажды его звонок собьётся с ритма.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.18392
We report first results from RadioAxion, an underground experiment searching for axion dark matter through periodic modulations of radioisotope decays. We monitor the $$\alpha$$ decay of $${^{241}}$$Am via its $$59.5$$ keV $$\gamma$$ line using a NaI detector installed at the Gran Sasso Laboratory, where cosmic-ray-induced systematics are strongly suppressed. We present the measured spectra and the corresponding time-series analysis. No evidence for a periodic modulation is observed. From these data we derive constraints on the axion decay constant in the axion mass range from $$10^{-21}$$ to $$10^{-9}$$ eV.
Америций-241 используют в обычных дымовых извещателях: его альфа-частицы ионизируют воздух, и дым нарушает ток, вызывая тревогу.
В романе Лю Цысиня «Задача трёх тел» тёмная материя упоминается как невидимая субстанция, которая может взаимодействовать с обычным веществом лишь гравитационно — учёные до сих пор ищут способы поймать её напрямую.