📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить. Прошу разобрать полностью

Внутри Солнца идут реакции, которые могут рождать лёгкие и почти неуловимые частицы — аксионы. Одна из таких реакций даёт аксионы с энергией 5,49 МэВ, как если бы каждый из них нёс энергию удара теннисного мяча, летящего со скоростью 100 км/ч. Эти частицы свободно проходят сквозь Землю, но изредка могут столкнуться с атомом ксенона.

Когда аксион попадает в бак с жидким ксеноном, он может превратиться в пару: электрон и его античастица — позитрон. Вероятность такого превращения резко растёт, если масса аксиона близка к удвоенной массе электрона. Ксенон выбран не случайно: чем тяжелее атом, тем больше шансов поймать аксион, потому что вероятность растёт как квадрат заряда ядра.

Будущие детекторы с жидким ксеноном, такие как XENONnT и LZ, могут накопить достаточно данных за несколько лет работы. При экспозиции 200 тонн·лет чувствительность к комбинации констант связи достигнет 1,59×10⁻¹⁴, а при 1000 тонн·лет — 7,12×10⁻¹⁵. Это лучше, чем текущие ограничения от нейтринного детектора Borexino, и сравнимо с будущими гигантами вроде JUNO и Hyper-Kamiokande.

Если аксионы существуют и связываются с фотонами, то чувствительность к комбинации констант может достичь 6,76×10⁻¹² ГэВ⁻¹ при 200 тонн·лет и 3,02×10⁻¹² ГэВ⁻¹ при 1000 тонн·лет. Это позволит проверить широкий класс теоретических моделей и, возможно, впервые увидеть след аксионного поля.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2608.15699v1

The monochromatic 5.49 MeV solar axions induced by the isovector coupling $$g_{3aN}$$ can be searched for at the dark matter direct detection experiments. In this paper we estimate the prospects of the relevant axion couplings for axion mass $$m_{a} <$$ 1 MeV with xenon targets. Given the axion-electron coupling $$g_{ae}$$, the signal is dominated by the axion-induced $$e^+ e^-$$ pair production whose cross section is largely enhanced when the axion mass approaches twice of the electron mass. Furthermore, the cross section depends on the atomic number squared $$Z^2$$. This allows the next-generation xenon experiments to surpass the current Borexino constraints and provide sensitivities competitive with those of the large neutrino detectors such as JUNO and Hyper-Kamiokande. With an exposure of 200 and 1000 ton$$\cdot$$yr, the couplings $$|g_{3aN} g_{ae}|$$ can be probed down to $$1.59\times10^{-14}$$ and $$7.12\times10^{-15}$$ at 90% C.L., respectively. If the axion couples to photons, the projected sensitivities on $$|g_{3aN}g_{a\gamma}|$$ can touch down to $$6.76\times10^{-12}$$ GeV$$^{-1}$$ and $$3.02\times10^{-12}$$ GeV$$^{-1}$$, respectively.