Группа физиков из Японии разработала новый метод поиска тёмной материи, используя всю планету в качестве гигантского детектора. Учёные проанализировали десятилетние данные о магнитном поле Земли и обнаружили несколько необъяснимых сигналов, которые теоретически могут исходить от частиц тёмной материи.
Существование тёмной материи, на которую, по оценкам, приходится около четверти всей энергии во Вселенной, общепринято в современной физике, но её состав остаётся одной из главных научных загадок. Среди основных гипотетических частиц-кандидатов рассматриваются сверхлёгкие аксионы и тёмные фотоны. Обычно их пытаются обнаружить в лабораториях с помощью мощных магнитов, но такие установки ограничены в масштабах.
Исследователи из университетов Киото, Хиросимы и Нихон предположили, что пространство между поверхностью Земли и ионосферой можно использовать как естественный резонатор. Эта полость способна усиливать очень слабые электромагнитные волны, которые могли бы возникнуть при взаимодействии частиц тёмной материи с магнитным полем планеты. Прежние теории не позволяли работать с частотами выше 1 Гц, однако японские учёные создали новую модель, которая учитывает электропроводность атмосферы и расширяет диапазон поиска до 30 Гц.
Новая теоретическая база также предсказала, что сигналы от аксионов должны зависеть от географического положения, достигая максимума в Юго-Восточной Азии, тогда как сигналы от тёмных фотонов будут одинаковы по всему миру. Для проверки своей гипотезы команда изучила данные геомагнитных измерений, которые с 2012 по 2022 год собирала обсерватория Эскдейлмьюр Британской геологической службы.
Очистив данные от помех, физики искали устойчивый сигнал в узком диапазоне частот, какой ожидается от тёмной материи. В результате им удалось установить новые, в 100 раз более строгие ограничения на возможное взаимодействие аксионов со светом по сравнению с предыдущими наземными экспериментами. При поиске следов тёмных фотонов учёные выявили несколько сигналов-кандидатов. Их источник пока неизвестен, и они не являются подтверждённым доказательством существования тёмной материи, но открывают новое направление для исследований.
