Камешек падает в пруд — и по воде разбегаются круги. Но одна из волн вдруг не расходится, а прилипает к невидимой складке на поверхности и бежит только вдоль неё. Нечто похожее обнаружили физики, когда заново просчитали встречу света с аксионной доменной стенкой — узкой областью, где поле меняет знак, как горный хребет разделяет два склона.
Свет — это колеблющееся электромагнитное поле, и у него есть поляризация: волна «вращается» либо по часовой стрелке, либо против. Авторы работы увидели, что стенка действует на эти два вращения по-разному. Одно направление она притягивает — как ложбинка собирает воду, — и вокруг стенки образуется световой сгусток, который не может уйти в стороны. Другое направление стенка, наоборот, отталкивает. Так рождается «пристеночный» луч, бегущий без затухания и с нулевой энергией покоя.
Раньше считалось, что подобные стенки прозрачны для излучения. Новая работа показывает: это не так. Запертый свет — не просто математический курьёз; он мог бы возникать в ранней Вселенной или внутри гипотетических объектов вроде аксионных звёзд. И если такой луч когда-нибудь зарегистрируют, это станет окном в физику за пределами привычных частиц.
Так простая складка поля оказывается ловушкой для света. И кто знает, сколько ещё таких «ручейков» течёт по невидимым границам мироздания, ожидая, пока их заметят.
Аксионы — частицы-кандидаты на роль тёмной материи — были придуманы в 1970-х, чтобы решить проблему с нарушением симметрии в сильном взаимодействии. Их название позаимствовали у стирального порошка, потому что они «очищают» теорию.