Ученые Кардиффского университета предложили использовать детекторы гравитационных волн для поиска скалярного поля темной материи. Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Природа темной материи, на которую приходится до 30 процентов наблюдаемого вещества-энергии во Вселенной, остается одной из самых неуловимых загадок современной науки. В новом исследовании рассматривается возможность существования скалярного поля темной материи, состоящего из сверхлегких частиц, которые могут проявлять волнообразные структуры и формировать стабильные образования, такие как облака темной материи.
Для проведения исследования использовались данные, собранные детекторами гравитационных волн LIGO. Эти высокочувствительные устройства обнаруживают гравитационные волны через изменения в интерференционной картине лазерных лучей.
Исследовательская группа разработала теоретическую модель, описывающую взаимодействие скалярного поля темной материи с компонентами LIGO, включая светоделители и зеркала. Ученые применили метод логарифмического спектрального анализа для поиска сигналов, которые могли бы указать на присутствие темной материи. В результате удалось установить новые верхние пределы силы взаимодействия между темной материей и компонентами детекторов.
Несмотря на отсутствие прямых доказательств существования скалярного поля темной материи, ученые значительно улучшили порог чувствительности приборов. Сила связи между темной материей и детекторами является пороговым значением, выше которого может быть обнаружено присутствие скалярной темной материи. Значение этой силы связи было улучшено в 10 тысяч раз по сравнению с предыдущей работой в этом конкретном диапазоне частот.
Исследователи пришли к выводу, что будущее развитие детекторов гравитационных волн позволит значительно повысить точность поиска темной материи и исключить целые категории теорий, связанных с ее скалярной формой.