Ученые Университета ИТМО предсказали существование нового типа электромагнитного отклика среды — дуального аксионного, который отличается от традиционного аксионного отклика, изучаемого в фотонике и физике конденсированных сред. Это открытие расширяет понимание электромагнитных процессов и позволяет по-новому интерпретировать результаты известных экспериментов. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе университета.
Аксионы — гипотетические частицы, потенциально объясняющие нарушения симметрии в Стандартной модели и являющиеся кандидатами на темную материю. Хотя в природе они пока не обнаружены, аналогичные эффекты проявляются в твердых телах и фотонных структурах через аксионный отклик, нарушающий пространственную инверсию и обращение времени. Этот эффект уже давно помогает изучать аксионную электродинамику в лабораторных условиях.
Новый тип отклика — дуальный аксионный — физики описали на примере метаматериалов, специально созданных искусственно, но предположили его присутствие и в природных средах. В отличие от обычного аксионного отклика, при котором изменяются электрические источники в уравнениях Максвелла, дуальный аксионный отклик вызывает появление магнитных источников, несмотря на нулевой полный магнитный заряд системы.
Идея о магнитных зарядах в уравнениях Максвелла давно обсуждалась, но пока магнитные монополи не найдены в природе. Новизна заключается в том, что для описания коллективных возбуждений в твердых телах нужно учитывать изменения не только одной пары уравнений Максвелла, как считалось ранее, но и второй пары, что приводит к неожиданным физическим эффектам.
Для подтверждения нового отклика ученые провели глубокий теоретический анализ и масштабное численное моделирование. Они выявили, что свет рассеивается в среде с дуальным аксионным откликом аналогично известному аксионному, поэтому для выявления новых свойств потребовались модели взаимодействия с зарядами внутри материала.
Исследователи предполагают, что в ряде экспериментов дуальный отклик воспринимали за классический аксионный. Новое открытие показывает, что традиционные методы изучения свойств фотонных материалов через анализ рассеянного поля могут быть недостаточными, и необходимо применять более сложные подходы для полного понимания электродинамики таких сред.
Инфракрасные данные метеоспутников раскрыли изменения в атмосфере Венеры. Выявлено снижение амплитуды волн на высоте около 68 км.