Populární Krabí mlhovina s pulsarem. Kredit: NASA/CXC/ASU/J.

Vesmír by měl být plný temné hmoty. Přitom stále nevíme, co je zač. Rozmanité experimenty pozvolna vypouštějí rybník možných charakteristik částic temné hmoty a zužují pátrání. „Rybářské sítě“ fyziků jsou ale přes veškeré úsilí stále prázdné.

Dion Noordhuis. Kredit: Universiteit van Amsterdam.

Kandidátů na temnou hmotu je mezi částicemi ve hře stále veliké množství. Mezi slibnými se v posledních letech často zmiňují axiony, hypotetické lehké bosony, které jsou představiteli takzvané studené temné hmoty, což souvisí k jejich nízkou rychlostí vzhledem k rychlosti světla.

V současné době běží řada experimentů, které se snaží různými metodami vystopovat axiony. Není to snadné a hlavně je to doposud zcela neúspěšné. Před pár lety se objevily názory, že by s pátráním po axionech mohly pomoci extrémní vesmírné objekty, jejichž parametrů na Zemi jen tak nedosáhneme.

Jde o to, že podle teoretických předpokladů by se axiony měly přeměňovat na fotony elektromagnetického záření, když se ocitnou v silném magnetickém poli. Tímto způsobem by mělo být možné axiony, pokud existují, vystopovat. Dion Noordhuis z nizozemské Universiteit van Amsterdam a jeho spolupracovníci využívají při lovu na axiony nejsilnější magnety ve vesmíru, čili pulsary.

Logo. Kredit: Universiteit van Amsterdam.

Pokud jsou teorie o axionech správné, tak by průměrný pulsar měl vyrábět za jedinou sekundu tolik axionů, že by jejich počet odpovídal padesáticifernému číslu. Extrémní elektrické a magnetické pole pulsaru přitom zařídí, že se určitá část těchto axionů přemění na elektromagnetické záření.

Noordhuis a spol. důkladně simulovali produkci axionů pulsarem a zjišťovali, jak by měla vypadat přeměna části axionů na záření. Ve druhé části výzkumu přikročili k praktickému experimentu. Analyzovali rádiové záření 27 blízkých pulsarů a porovnávali ho se simulacemi, jestli se neobjeví nějaké známky přítomnosti axionů.

Nenašli vůbec nic. Je to nejen další v dlouhé řadě neúspěchů při pátrání po axionech, ale také doposud nejpřísnější zúžení rozmezí pro interakce axionů. Opět se opakuje situace, kdy sice není vyvrácena možná existence axionů, ale prostor pro jejich objev se stále zmenšuje. Pátrání po axionech i dalších kandidátech na temnou hmotu stále pokračuje.

Video:  What is dark matter made of? Leading theories explained: Axion, Wimp, Machos

Literatura

Universiteit van Amsterdam 6. 10. 2023.

Physical Review Letters 131: 111004.