По данным журнала Progress of Theoretical and Experimental Physics, магнитометрические наблюдения на шотландской обсерватории Эскдалемюр за период с сентября 2012 по ноябрь 2022 года позволили установить самый жёсткий на сегодня прямой предел на константу связи аксион-фотон — в 100 раз строже результата европейского эксперимента CAST в том же диапазоне масс. Подход использует магнитное поле Земли как рабочую среду детектора и не требует строительства новых установок.
Геометрия измерений
Станция регистрировала колебания магнитного поля с частотой дискретизации 100 Гц. Теоретическая модель предсказывает: аксионы, пронизывая Землю, конвертируются в фотоны в присутствии глобального магнитного поля и порождают квазимонохроматический сигнал в диапазоне от долей герца до нескольких герц. Этот участок спектра совпадает с резонансами Шумана — стоячими электромагнитными волнами между поверхностью планеты и ионосферой, что дополнительно усиливает предсказанную амплитуду.
Массив разбит на 9909 восьмичасовых фрагментов. В каждом фрагменте алгоритм искал узкий пик на постоянной частоте. Критерий отличия сигнала от шума — стабильность во времени: инструментальные компоненты дрейфуют, гипотетический аксионный сигнал сохраняет частоту.
Селекция кандидатов
Первичный отбор дал свыше 800 кандидатов. Фильтр, проверяющий присутствие пика в каждом году наблюдений отдельно (а не только в среднем по всему сроку), сократил выборку до 375. Подозрительно ровные частоты, характерные для наводок электроники, удалены. Итог: 65 стабильных сигналов, прошедших все этапы селекции.
Подтвердить их аксионную природу имеющимися данными нельзя — измерения проведены с одной точки. Критерий воспроизводимости требует синхронной регистрации того же пика на магнитометрах других обсерваторий.
Физический предел и ограничения
В диапазонах, где сигнал достоверно отсутствует, авторы вычислили верхнюю границу силы взаимодействия аксионов с фотонами. Для массы 3×10⁻¹⁴ эВ (частота около 7,8 Гц) предел оказался в 100 раз жёстче результата CAST. Методика опирается только на воспроизводимые земные условия и не зависит от допущений о магнитных полях в галактических скоплениях, на которых строятся косвенные оценки.
Преимущество подхода — в нулевой стоимости аппаратуры: вся установка работала в штатном режиме геофизического мониторинга. Ограничение — в невозможности верификации 65 кандидатов без независимых станций. Они остаются статистически устойчивыми, но необъяснёнными.
Следующий шаг — синхронный анализ данных магнитометров других обсерваторий. Совпадение частоты хотя бы одного пика на разных точках станет первым аргументом в пользу регистрации аксионов. Та же методика применима к поиску тёмных фотонов и других форм ультралёгкой тёмной материи, на которую приходится около 85% массы Вселенной.