ФОТО: starline/FreepikИсследователи из Санкт-Петербурга нашли способ разработки искусственной темной материи
Изучение темной материи остается одной из наиболее сложных и загадочных областей современной физики. В последние годы российские ученые достигли значительного прогресса в исследовании аксионов — предполагаемых частиц, которые могут составлять основу так называемой «легкой» темной материи. Работы, проводимые в Университете ИТМО в Санкт-Петербурге, привели к созданию нового теоретического описания отклика аксионов и схемы разработки метаматериала, который имитирует свойства этих частиц.
Что такое аксионы
Аксионы — это предполагаемые элементарные частицы, впервые теоретически описанные в 1977 году как решение проблемы «сильного CP-нарушения». Эти частицы обладают уникальными характеристиками, что делает их потенциальными кандидатами на роль темной материи, которая, согласно расчетам, составляет около 27% всей массы Вселенной. Однако их природа до сих пор остается загадкой. Если аксионы действительно существуют, они могут взаимодействовать с обычной материей крайне слабо, что затрудняет их обнаружение.
Искусственные структуры с уникальными свойствами
Метаматериалы — это искусственно созданные материалы, состоящие из множества мелких элементов, способных проявлять свойства, недоступные в природе. Они имеют возможность управлять электромагнитными волнами, что открывает новые перспективы в оптике и фотонике. Исследования, проведенные под руководством Максима Горлача, показали, что метаматериалы могут воспроизводить отклик аксионов, что является значительным достижением.
Новое теоретическое описание
В ходе исследований ученые из ИТМО разработали новое теоретическое описание отклика аксионов, которое учитывает не только электрические, но и магнитные заряды. Это открытие позволяет глубже понять, как электрические заряды ведут себя внутри метаматериалов и как они взаимодействуют с фотонами. Исследователи отмечают, что поведение таких метаматериалов можно описать при помощи уравнений, аналогичных тем, которые используются для описания свойств гипотетических аксионов.
Перспективы применения
Первые результаты экспериментов с метаматериалами оказались столь необычными, что потребовалось два года для их осмысления и формирования новой концепции. Ученые уверены, что это открытие не только задает новое направление в научных исследованиях, но и приведет к множеству прорывных результатов в будущем. Потенциальные области применения таких метаматериалов могут варьироваться от разработки новых оптических устройств до создания более эффективных систем хранения данных и энергии.
