Аксионная электродинамика

Изначально аксионы были предложены в квантовой хромодинамике для решения проблемы сильного CP-нарушения, а сейчас остаются основными кандидатами на роль тёмной материи. Аксионная электродинамика также может возникать эффективным образом в физике конденсированного состояния и фотонных системах, где магнитоэлектрические связи воспроизводят электромагнитные явления аксионного типа в отсутствие космических аксионов.

Наша группа в ИТМО исследует аксионную электродинамику и её реализацию в метаматериалах. В сотрудничестве с лауреатом Нобелевской премии профессором Фрэнком Вильчеком мы предложили многослойный метаматериал с управляемым аксионным откликом, а позднее показали, что быстро изменяющаяся намагниченность может порождать синтетические динамические аксионные поля. Мы также расширили этот подход на нелокальные и комплекснозначные отклики.

В недавней работе мы предсказали дуальный аксионный отклик — особое электромагнитное свойство, которое демонстрирует те же характеристики рассеяния света, что и обычный аксионный отклик, но по-другому взаимодействует с источниками, расположенными внутри материала. Впоследствии мы показали, что такой отклик может возникать благодаря микроскопической спиновой динамике антиферромагнитных систем конденсированного состояния, и определили материалы-кандидаты для его реализации. Сейчас мы разрабатываем теоретические предложения для обнаружения дуального аксионного отклика и способы отличить этот отклик от его традиционного аналога, что может открыть новое направление исследований в магнитоэлектрической и аксионной электродинамике.