Физики США с помощью суперкомпьютеров уточнили массу аксионов — гипотетических частиц темной материи. Согласно выводам, опубликованным в журнале Nature Communications, большинство экспериментов, направленных на выявлении этих частицы, не способны их обнаружить.

Ученые Калифорнийского университета, Принстонского университета, Массачусетского технологического института и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли смоделировали процессы в эпоху формирования неуловимых аксионов сразу после Большого взрыва, до миллиардной доли первой секунды существования Вселенной. Оказалось, что масса аксиона должна быть более чем в два раза больше, чем предполагали физики, и составлять 40-180 микроэлектронвольт (десятимиллиардная часть массы электрона).

Более точное значение массы, выявленное моделью, объясняет, почему микроволновая резонансная камера, которая чаще всего используется для поиска аксионов, не способна зафиксировать эту частицу даже при условии модернизации эксперимента. По словам ученых, чтобы обнаружить преобразование аксиона в высокочастотную волну, камера должна быть небольшой, однако при этом ее размеров будет недостаточно, чтобы сигнал превзошел шум.

Аксион может быть выявлен с помощью с помощью плазменного галоскопа, который использует метаматериал — твердотельную плазму — для регистрации аксионных возбуждений. Этот прибор остается чувствителен к аксионам уточненного диапазона масс и потенциально способен их обнаружить.