Тёмная материя — невидимое окно, искривляющее свет галактик. Её открыла Вера Рубин, заметив, что звёзды движутся слишком быстро. Возможно, это окно состоит из аксионов — частиц в миллиарды раз легче электрона, придуманных Роберто Пекчеи и Хелен Куинн для исправления Стандартной модели. Аксионы неуловимы: пролетают световой год свинца без столкновений. Если тёмная материя — стекло, то аксионы — царапины на нём. Учёные искали эти царапины в реликтовом излучении — свете Большого взрыва. Массивные объекты искривляют его, создавая гравитационные линзы. Три телескопа измерили искажения, чтобы вычислить долю аксионов. Результат: для одной массы аксионов их доля — не более 1,5% всей тёмной материи. Это как искать горсть песка в олимпийском бассейне. Для другого типа мелькнул слабый намёк — словно блик на стекле, — но, вероятно, это случайность. Окно мироздания хранит свои секреты.
как её написали авторы, на английском arXiv:2606.06410
Ultralight axions (ULAs) are well-motivated dark matter particle candidates that arise in many extensions of the Standard Model of particle physics. ULAs with mass $$m_\mathrm{a} \lesssim 10^{-27}$$ eV have been strongly constrained by cosmic microwave background (CMB) observations in temperature and polarization. We fit recent measurements of gravitational lensing of the CMB from \textit{Planck}, the Atacama Cosmology Telescope (ACT) and the South Pole Telescope (SPT-3G) using a state-of-the-art simulation-calibrated nonlinear clustering model for ULAs. We derive the strongest constraints on ULAs in the mass range $$10^{-26}\;\mathrm{eV}\leq m_\mathrm{a}\leq 10^{-24.5}\;\mathrm{eV}$$. ULAs of this mass have been shown to alleviate tensions between inferences of the matter clustering if they compose a few percent of the total dark matter content of the Universe. We conclude that ULAs with a mass of $$10^{-26}$$ eV make up less than 1.5\% of the dark matter and $$10^{-25}$$ eV axions make less than 9\% (both at 95\% confidence level). We identify a slight preference for non-zero axion density at $$10^{-24.5}$$ eV at $$2.1\sigma$$. We find that the preference for ULAs is largely driven by a few data points and that further investigation of non-linear ULA physics is needed to confirm or rule out this signal.
Название «аксион» появилось из шутки: физики взяли имя стирального порошка, потому что новая частица «очищала» теорию от неприятного математического парадокса.