Аксионная электродинамика

Аксион изначально был предложен в рамках квантовой хромодинамики для решения проблемы сильного CP-нарушения и по-прежнему рассматривается как один из наиболее перспективных кандидатов на роль тёмной материи. Аксионная электродинамика также может возникать как эффективное описание в системах физики конденсированного состояния и фотоники, где магнитоэлектрические взаимодействия воспроизводят электромагнитные явления, характерные для аксионов, без присутствия космических аксионов.

Наша научная группа в ИТМО исследует аксионную электродинамику и возможности её реализации в метаматериалах. В сотрудничестве с нобелевским лауреатом 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 последнее время мы предсказали двойственный аксионный отклик — особое электромагнитное свойство, которое приводит к тем же характеристикам рассеяния света, что и обычный аксионный отклик, но иначе взаимодействует с источниками, расположенными внутри материала. Впоследствии мы показали, что такой отклик может возникать из микроскопической спиновой динамики антиферромагнитных систем конденсированного состояния, и определили материалы-кандидаты для его реализации.

Сейчас наша группа развивает теоретические подходы к обнаружению двойственного аксионного отклика и его различению с обычным аксионным откликом. Это потенциально может открыть новое направление исследований в области магнитоэлектрических явлений и аксионной электродинамики.