Более 20 лет назад в России были опубликованы работы, в которых была выдвинута гипотеза, основанная на ряде экспериментальных фактов, о существовании нового класса сверхлегких слабовзаимодействующих частиц – микролептонов ¹ ( в дальнейшем аксионов), которые обладали рядом удивительных свойств:

- Они отражали мир известной нам материи, состоящей из протонов и электронов, но на другом уровне, т.е. в сверхслабом мире, который практически не взаимодействовал с миром известного нам вещества, существовали свои протоны и нейтроны, свои электроны и мезоны, свои аналоги электромагнитного взаимодействия. Эти сверхлегкие «протоны» и «электроны» образовывали атомы и т.д. Такие аксионы были основными кандидатами на роль в формировании «темной материи» ²

- Сверхлегкие частицы группировались вокруг соответствующей им материи, например, сверхлегкие «протоны» вокруг протонов, сверхлегкие «электроны» вокруг электронов. Там, где были, например, атомы Ca можно было обнаружить сверхлегкие атомы «Ca».

- Сверхлегкие частицы имели два состояния: возбужденное, в котором они несли слабый заряд, и нейтральном. Сечение взаимодействия аксионов с обычной материей в этих двух состояниях отличалось на порядки.

- Скорость передачи слабого взаимодействия была на несколько порядков больше скорости передачи электромагнитного взаимодействия в вакууме.

- Переходя в возбужденное состояние, аксионы могли распадаться на фотоны, и, наоборот, из фотонов при определенных условиях могли образовываться аксионы.

- Сверхлегкие частицы могли трансформироваться в соответствующие элементарные частица или атомы, например, сверхлегкий «электрон» переходил в электрон и т.д.

Тогда, 20 лет назад, авторам удалось опубликовать несколько работ:

А.Ф. Охатрин, В.Ю. Татур Микролептонная концепция. Тезисы опубликованы в Сборнике «Непериодические быстропротекающий явления в окружающей среде» (Тезисы докладов междисциплинароной научно-технической школы-семинара 18-24 апреля 1988 г.), часть I, стр. 32 - 35, 1988 г., г. Томск,

Охатрин А.Ф.Макрокластеры и сверхлегкие частицы. Доклады АН СССР. 1989. Т. 304. № 4. C.866-869

Приоритет в этих исследованиях всегда принадлежал выдающемуся русскому исследователю Анатолию Федоровичу Охатрину. Он предложил ряд уравнений для описания газокинетических свойств этой субстанции: кинетические уравнения Навье-Стокса, Фоккера-Планка для функции распределения f_V и уравнение Гельмгольца для скалярного φ_V и векторного U_V аксионных (микролептонных) потенциалов

P_V=q_c + K_Cq; S_V = A_V + K_CA – объемные источники аксионного поля; V_P, V₀ – скорость источника и единичного объема газа; P, η_V, P_V – давление, вязкость и плотность газа; m_V, P_V – масса и импульс аксиона; Ii, U_C – ток и самосогласованный потенциал частицы, A_V, A – потенциалы аксионодинамических и магнитного полей; q_C, q - аксионный и электрический заряды, K_C – коэффициент масштабной инвариантности.

Аксионами ³ в этой модели были названы сверхлегкие слабовзаимодействующие частицы, взаимодействие между которыми распространяется со скоростью Ссл=C/Kс, где Кс= 1,65*10 ^-9 , а С - скорость электромагнитных квантов в вакууме

В 1988 году в работе «Структура закона развития. Эволюция и ноосфера»⁴ и более подробно в 1990 году в монографии «Тайны нового мышления» в развитие аксионной (микролептонной) концепции В.Ю. Татур изложил гипотезу, что существует несколько уровней аксионов, отражающих мир известного нам вещества и отличающихся друг от друга на несколько порядков по значению масс «элементарных» частиц, скоростям передачи и константам взаимодействия.

В этой концепции для аксионов и слабых полей характерны следующие соотношения: Макi=Ki*Мн, hслi=Кi*h, Сслi=C/Ki, где i - пробегает ряд значений, Мн - масса нуклона или элементарной частицы, С и h - скорость электромагнитных квантов в вакууме и постоянная Планка, Ki -коэффициент масштабной инвариантности (K₁ = 1,65*10^-9) Таким образом, там, где присутствует какая-нибудь элементарная частица, обязательно присутствуют аксионные поля, отвечающие только этой частице, с характерными размерами структур и периодами колебаний. Сслi*hслi=const - постоянная, которая характеризует энергию, отвечающую кривизне системы

Оценочные характеристики электронных аксионов и их полей различного уровня

где С сл – скорость квантов слабого поля

h сл – дискретность квантов слабого поля

Maе – масса аксиона соответствующая электрону

Rae – области синхронизации слабыми полями

Tae – период колебаний кластеров их электронных аксионов

1 св. год = 9 10¹² км

И вот, наконец, спустя 20 лет американские физики (Давид Каплан и его коллеги из Johns Hopkins University, US) предложили новое объяснение структуре «темной» материи. Теперь, по их мнению, она состоит не из элементарных частиц, а из своего рода «темных» атомов. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.org, а ее краткое изложение на physicsworld.com.

В рамках новой теории ученые предлагают рассматривать частицы «темной материи» не как элементарные частицы, а как «темные» атомы, состоящие из «темных» протонов и «темных» электронов, которые удерживаются в атоме «темным» аналогом электромагнетизма. Практически полное соответствие предложениям А.Ф. Охатрина и В.Ю. Татура. Только гипотеза русских исследователей более масштабна и фундаментальна.

Подход ученых из Johns Hopkins University позволил объяснить результаты, полученные итальянским экспериментом DAMA, который проходил с 1996 по 2002 годы. В рамках этого эксперимента было установлено, что в результате взаимодействия WIMP нарушается закон сохранения энергии. Новая теория позволяет объяснить это нарушение тем, что часть энергии уходит на «темные» внутриатомные взаимодействия. Интересно, что сами исследователи признают, что их теория далеко не идеальна. Так, например, чтобы избежать противоречий, ученым приходится предполагать, что гало ионизированной и обычной темной материи отличаются по форме. Для гипотезы Охатрина – Татура это – вполне естественный результат.

Как всегда мы видим, что приоритет за исследователями из России, а признание за зарубежными учеными.

Мы надеемся, что в этом случае печальная традиция будет нарушена. Американские ученые научатся читать русские журналы и не будут «открывать Америки».

Мы убеждены, что пройдет еще несколько лет и гипотеза Охатрина-Татура получит дополнительные теоретические и экспериментальные подтверждения из различных лабораторий мира.

1. Микролептонами первоначально эти частицы назвали потому, что их масса была в миллионы раз меньше масс лептонов (электронов, мюонов и т.д.). В дальнейшем она оказалась в миллиард раз меньше массы соответствующей элементарной частицы.

2. «Темная материя» представляет собой загадочную субстанцию, которая составляет значительную часть всей материи во Вселенной. По современным представлениям, только около 4,4% - барионная материя. На долю «темной материи» приходится около 23%. Считается, что «темная материя» не участвует в электромагнитном взаимодействии, однако участвует в гравитационном. Согласно одной из самых распространенных теорий, кандидатами на роль частиц «темной материи» являются слабо взаимодействующие массивные частицы (Weakly Interactive Massive Particles, WIMP), в частности, аксионы.

3. Эта интерпретация аксионов (англ. axion) отличается от той, что была первоначально введена в 1977 г. Роберто Печчеи (R. D. Peccei) и Хелен Куинн (H. R. Quinn). Тогда аксион был представлен как гипотетическая нейтральная псевдоскалярная элементарная частица, введенная для сохранения CP-инвариантности в квантовой хромодинамике. Согласно их гипотезе аксион представлял собой псевдоголдстоуновский бозон, возникающий в результате спонтанного нарушения симметрии Печчеи-Квинн.

Предполагаемые на сегодняшний день свойства такого аксиона в «академической» науке следующие: аксион должен распадаться на два фотона, его масса зависит от величины вакуумного ожидания полей Хиггса V как ~ 1 / V. В рамках модифицированной теории Великого Объединения аксион должен быть очень слабо взаимодействующей с веществом частицей малой массы. Существует ряд работ, в которых вводится шкала масс, связанная с массой аксиона, что приводит к значительно меньшей константе связи аксиона с другими полями и решает проблему ненаблюдения этой частицы в существующих экспериментах. На сегодня аксионы рассматриваются как одни из кандидатов, составляющих «тёмную материю» — небарионную составляющую скрытой массы в космологии.

4. Сборник «Клаузура Ноосферы», Москва, часть I, стр. 279