axión

History

En 1977, los teóricos Roberto Peccei y Helen Quinn propusieron esta partícula para corregir una inconsistencia en la teoría de la fuerza que une los protones. Más tarde, Frank Wilczek la llamó axión en honor a un detergente que «limpia» la teoría del problema.

How it works

Los axiones, como fantasmas, atraviesan paredes y nuestros cuerpos sin apenas notar la materia ordinaria. Pero si se colocan en un potente campo magnético, algunos pueden convertirse en diminutos destellos de luz (fotones) que los científicos intentan captar con instrumentos sensibles.

History

En 1977, los teóricos Roberto Peccei y Helen Quinn propusieron esta partícula para corregir una inconsistencia en la teoría de la fuerza que une los protones. Más tarde, Frank Wilczek la llamó axión en honor a un detergente que «limpia» la teoría del problema.

How it works

Los axiones, como fantasmas, atraviesan paredes y nuestros cuerpos sin apenas notar la materia ordinaria. Pero si se colocan en un potente campo magnético, algunos pueden convertirse en diminutos destellos de luz (fotones) que los científicos intentan captar con instrumentos sensibles.

History

El mecanismo de Peccei-Quinn se publicó en 1977, y poco después Frank Wilczek y Steven Weinberg predijeron independientemente un bosón ligero. Wilczek lo llamó axión, por analogía con un detergente que «limpia» la QCD del problema CP fuerte. En los años 80 se propusieron los primeros experimentos, incluido el «secuestro magnético». En el siglo XXI, la búsqueda de axiones se ha convertido en una de las principales áreas de la física de partículas, entrelazándose con la astrofísica y la cosmología.

How it works

El campo axiónico a(x) interactúa con el electromagnetismo a través del término (g_{aγγ}/4) a F_{μν} \tilde{F}^{μν} en el lagrangiano. En un campo magnético externo, esto conduce a la conversión de axiones en fotones. Cosmológicamente, los axiones se producen por el rompimiento espontáneo de simetría, y su campo se congela hasta que la masa se vuelve comparable con el ritmo de Hubble; luego comienza a oscilar, comportándose como materia oscura fría. Para la detección se utiliza la resonancia en cavidades de microondas (la frecuencia está vinculada a la masa del axión) con sensibilidad g_{aγγ} ~ 10^{-16} GeV^{-1}.

Open problems & fun facts

El rango de masas del axión no está limitado experimentalmente y abarca varios órdenes de magnitud.; La existencia de partículas similares al axión, no relacionadas con el problema CP, complica la búsqueda.; Las restricciones cosmológicas de las observaciones del fondo cósmico de microondas requieren un ajuste preciso de las condiciones iniciales del campo.

💡 Alrededor de las estrellas de neutrones se pueden formar nubes de axiones que generan una señal de radio que los telescopios intentan captar hoy.