Тайнствените аксиони

Хипотетичната субатомна частица аксион отдавна убягва на учените. При скорошен експеримент тя е имитирана в тънък слой материал, съобщават изследователи в Nature.

Ако аксионите съществуват, те биха могли да обяснят тъмната материя. Но опитите за откриване на частиците са неуспешни. Новооткритите имитатори на аксиони са следващото най-добро нещо.

„Това е доста впечатляваща работа“, казва експерименталният физик на кондензираната материя Сеонгшик Ох от Университета „Рутгерс“ в Пискатауей, Ню Джърси, който не е участвал в изследването. „Това е първото наблюдение на нещо като аксионни частици.“

Имитацията на квазичастиците е безупречна.

„Те се държат почти по същия начин като аксионната – казва химикът Суянг Сю от Харвардския университет. – И въпреки че все още не сме открили аксионната частица, това би ни позволило да изучаваме поведението ѝ.“

Аксионните имитатори възникват от колективното поведение на множество частици

в материала, образувайки това, което е известно като квазичастица. Идеята за създаване на тези аксионни квазичастици, предложена през 2010 г., остава неосъществена в продължение на 15 години. За да ги създадат, Сю и колегите му се нуждаят от точното вещество – тънки листове от материал, наречен манган-бисмут телурид, създаден за първи път едва през 2019 г.

Прилагането на електрическо поле върху лист от манганов бисмут-телурид индуцира намагнитване. Аксионна квазичастица се получава, когато връзката между електрическото поле и намагнитването се променя с течение на времето, осцилирайки по определен начин. Истинските аксионни частици също така изграждат връзка между електричеството и магнетизма: аксион, влизащ в силно магнитно поле, може да се преобразува в осцилиращо електрическо поле, което образува частица светлина или фотон.

За да произведат квазичастицата, изследователите са използвали лазер,

за да създадат магнитна вълна, която преминава през материала. След това с помощта на друг лазер изследват намагнитването на материала, разкривайки осцилация във връзката между електрическото поле и намагнитването с течение на времето – отличителен белег на аксиона.