Анализируя одно из скоплений галактик, ученые не смогли обнаружить одну из гипотетических частиц — аксионов, — задействованных в уравнениях теории струн. Этот факт разрушает все доводы в пользу данной гипотезы.
Еще с самых первых открытий в области астрономии ученые пытались наиболее точно описать наблюдаемые ими явления. Более менее точно это удалось сделать Альберту Эйнштейну в начале XX века, когда он создал свою общую теорию относительности. Вслед за великим физиком математически описать законы, по которым работает Вселенная, пытались многие.
В их число входит и теория струн, которая разрабатывалась физиками начиная с середины прошлого века. Эта концепция создавалась, чтобы объединить квантовую механику и общую теорию относительности — две подтвержденные экспериментально модели, которые, однако, не во всем сходятся на практике.
Однако, оказалось, что такая теория верна по большей части для многомерных систем — от 10 и более. И впоследствии физики находили ей все больше опровержений. В новой работе ученые нашли еще одно — точнее, не нашли того, что должно подтверждать ее. А именно, исследователи не смогли обнаружить аксионы — гипотетические частицы со сверхмалой массой, которые обуславливают поле, важное для объяснения явлений с помощью квантовой хромодинамики.
Одна из особенностей аксионов состоит в том, что они могут преобразовываться в фотон, когда они проходят через магнитное поле и, наоборот, фотоны могут преобразовываться в аксионоподобные частицы, когда они проходят через магнитное поле. Вероятность этого зависит от целого ряда факторов, включая силу магнитного поля, пройденное расстояние и массу частицы.
Астрономы в новой работе, используя данные наблюдений рентгеновской обсерватории Чандра, смогли наблюдать активное ядро галактики NGC 1275, которое находится в 237 миллионах световых лет от Земли. За 8 дней наблюдений ученым не удалось получить никаких данных о самой черной дыре, однако затем они поняли, что результаты наблюдений можно использовать для проверки существования аксионов.
Это удалось сделать из-за того, что частицы из активного ядра по пути к наблюдателю подходят достаточно большое расстояние через магнитное поле достаточно низкой напряженности. Несмотря на это, у частиц есть множество возможностей для превращения в аксионы. В результате, при наблюдении рентгеновских фотонов, ученые должны были выявить существенные искажения в данных, но ничего подобного не обнаружили.
Таким образом, авторы утверждают, что аксионов и аксионоподобных частиц не может существовать в том диапазоне масс, к которому была чувствительна их аппаратура — примерно до миллионной миллиардной доли массы электрона. Это подрывает еще один важный постулат теории струн.
