аксион

История

В 1977 году теоретики Роберто Печчеи и Хелен Куинн предложили эту частицу, чтобы исправить нестыковку в теории силы, склеивающей протоны. Позже Франк Вильчек назвал её аксионом в честь чистящего порошка, который «очищает» теорию от проблемы.

Как работает

Аксионы, словно призраки, проходят сквозь стены и наши тела, почти не замечая обычное вещество. Но если поместить их в мощное магнитное поле, некоторые из них могут превратиться в крошечные вспышки света (фотоны), которые учёные пытаются уловить чувствительными приборами.

История

В 1977 году теоретики Роберто Печчеи и Хелен Куинн предложили эту частицу, чтобы исправить нестыковку в теории силы, склеивающей протоны. Позже Франк Вильчек назвал её аксионом в честь чистящего порошка, который «очищает» теорию от проблемы.

Как работает

Аксионы, словно призраки, проходят сквозь стены и наши тела, почти не замечая обычное вещество. Но если поместить их в мощное магнитное поле, некоторые из них могут превратиться в крошечные вспышки света (фотоны), которые учёные пытаются уловить чувствительными приборами.

История

Механизм Печчеи-Куинн был опубликован в 1977 году, а вскоре Фрэнк Вильчек и Стивен Вайнберг независимо предсказали лёгкий бозон. Вильчек назвал его аксионом, по аналогии с моющим средством, «очищающим» КХД от сильной CP-проблемы. В 1980-х были предложены первые эксперименты, включая «магнитный сиквестр». В XXI веке поиски аксионов стали одним из главных направлений физики частиц, переплетаясь с астрофизикой и космологией.

Как работает

Аксионное поле a(x) взаимодействует с электромагнетизмом через слагаемое (g_{aγγ}/4) a F_{μν} \tilde{F}^{μν} в лагранжиане. Во внешнем магнитном поле это приводит к конверсии аксионов в фотоны. Космологически аксионы рождаются при спонтанном нарушении симметрии, и их поле заморожено до момента, когда масса становится сравнимой с хаббловским темпом; затем оно начинает колебаться, ведя себя как холодная тёмная материя. Для детектирования используют резонанс в микроволновых полостях (частота связана с массой аксиона) с чувствительностью g_{aγγ} ~ 10^{-16} ГэВ^{-1}.

Открытые проблемы и интересные факты

Диапазон масс аксиона не ограничен экспериментально и охватывает несколько порядков величины; Существование аксионоподобных частиц, не связанных с CP-проблемой, усложняет поиск; Космологические ограничения из наблюдений реликтового излучения требуют точной настройки начальных условий поля

💡 Вокруг нейтронных звёзд могут формироваться аксионные облака, генерирующие радиосигнал, который сегодня пытаются уловить телескопы.