Тёмная материя — невидимая субстанция, проявляющая себя лишь через гравитационное воздействие: она искривляет свет далёких галактик, подобно незримому окну, меняющему ход лучей. Её существование впервые убедительно показала Вера Рубин, измерив скорости вращения звёзд в галактиках и обнаружив, что они движутся слишком быстро — так, словно их удерживает дополнительная, невидимая масса. Одна из гипотез предполагает, что это «окно» может состоять из аксионов — гипотетических частиц в миллиарды раз легче электрона. Изначально их предложили Роберто Пекчеи и Хелен Куинн для решения теоретической проблемы в Стандартной модели физики элементарных частиц. Аксионы крайне слабо взаимодействуют с обычным веществом: они способны пролететь световой год сквозь свинец, не испытав ни одного столкновения. Если продолжить аналогию, то тёмная материя — это стекло, а аксионы — микроскопические царапины на нём, почти незаметные, но способные влиять на проходящий свет.

Чтобы оценить, сколько таких «царапин» может скрываться во Вселенной, учёные обратились к реликтовому излучению — древнему свету, оставшемуся после Большого взрыва. Массивные объекты искривляют его траекторию, создавая эффект гравитационных линз — искажений, похожих на те, что возникают, когда смотришь сквозь неровное стекло. С помощью трёх телескопов исследователи измерили эти искажения, чтобы по их характеру вычислить, какую долю тёмной материи могут составлять аксионы.

Результат оказался строгим ограничением: для одной из возможных масс аксионов их вклад не превышает 1,5% от всей тёмной материи. Масштаб этой малости можно сравнить с поиском горсти песка, растворённой в олимпийском бассейне. Для другого типа аксионов в данных мелькнул слабый намёк — словно блик на стекле, который мог бы указывать на их присутствие, — но, вероятнее всего, это статистическая случайность. Окно мироздания продолжает хранить свои секреты, а аксионы остаются лишь одной из возможных, но пока не подтверждённых разгадок.