темной материи являются аксионы — псевдоскалярные частицы с пре-
дельно низкой массой покоя и релятивистским законом дисперсии.
“Холодные” (медленные) аксионы представляют собой нереляти-
вистские (ньютоновские) частицы и при достаточно большой плотно-
сти могут переходить в состояние бозе-эйнштейновского конденсата.
“Горячие” (быстрые) аксионы являются релятивистскими частицами
и движутся со скоростью, близкой к скорости света. Важное свой-
ство этих частиц — их сверхслабое взаимодействие с материальными
средами, аналогичное свойству нейтрино. Согласно оценкам, получен-
ным по астрофизическим данным, равновесная концентрация аксио-
нов в нашей части галактики составляет около
10
−
24
г/см
3
. При такой
концентрации вследствие чрезвычайно малой массы покоя аксионов
должна происходить их бозе-эйнштейновская конденсация даже при
комнатной температуре.
В некоторых работах была поставлена задача детектирования и
генерации аксионов в лабораторных условиях [12–17]. В этом на-
правлении анализируются возможности реализации процессов фотон-
аксионной конверсии и обратных процессов, разрешенных правилами
отбора, при наличии сильного внешнего магнитного поля. При этом
исследуются два эффекта: 1) генерация “горячих” аксионов при кон-
версии фотонов лазерного или рентгеновского излучения в аксионы
той же энергии; 2) детектирование “холодных” (ньютоновских) аксио-
нов при их конверсии в фотоны микроволнового диапазона. К настоя-
щему времени получены лишь первые экспериментальные результаты
в этих направлениях, требующие оптимизации условий наблюдения и
поиска путей повышения эффективности обсуждаемых процессов для
надежной интерпретации получаемых экспериментальных результа-
тов.
В настоящей работе приведены новые экспериментальные схемы
для осуществления генерации и детектирования аксионов и проанали-
зированы возможности их реализации в лаборатории.
Генерация и детектирование “горячих” аксионов в видимой
области спектра.
В работах [18–21] о динамике звезд с массами
8. . . 12 масс Солнца был сделан вывод о протекании процессов фотон-
аксионной конверсии внутри звезд и получены оценки верхней кон-
станты фотон-аксионной конверсии. Кроме того, в работах [10–12, 15]
было высказано предположение о возможности создания потоков “го-
рячих” аксионов с энергией 2. . . 3 эВ в лаборатории при реализации
опытов типа “Light shining through wall” (так называемый эффект
Примакова). Принципиальная схема для генерации и детектирования
аксионов с использованием эффекта Примакова приведена на рис. 1.
При этом на первом этапе с помощью современных лазеров видимого
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2014. № 6
5
