Axion_Axion là một giả_thuyết hạt_cơ_bản được đề_xuất bởi các lý_thuyết Peccei_Quinn vào năm 1977 để giải_quyết vấn_đề CP mạnh trong sắc động_lực_học lượng_tử QCD Nếu axion tồn_tại và có khối_lượng thấp trong một phạm_vi cụ_thể chúng có_thể được chú_ý tới như một thành_phần khả_thi của vật_chất tối lạnh Lịch_sử Lý_do để dự_đoán Như thể_hiện bởi Gerardus t Hooft tương_tác mạnh của mô_hình chuẩn QCD có một cấu_trúc không tầm_thường chân không về nguyên_tắc cho_phép hành_vi vi_phạm của các đối_xứng kết_hợp của liên_hợp phí và tính chẵn_lẻ được gọi chung là CP Cùng với các hiệu_ứng được tạo ra bởi các tương_tác yếu CP mạnh hiệu_quả vi_phạm hạn Θ xuất_hiện như là một mô_hình tiêu_chuẩn đầu_vào tham_số nó không phải là dự_đoán bởi lý_thuyết nhưng phải được đo Tuy_nhiên tương_tác lớn CP vi_phạm có nguồn_gốc từ QCD sẽ gây ra một lượng lớn thời_điểm lưỡng_cực điện cho neutron Trong khi neutron là một hạt trung_hoà về điện không có gì ngăn_cản tách phí trong các neutron chính nó Hạn_chế thử_nghiệm vào thời_điểm lưỡng_cực các neutron hiện không quan_sát được của điện ngụ_ý rằng CP vi_phạm phát_sinh từ QCD phải cực nhỏ và do_đó Θ chính nó phải là cực_kỳ nhỏ hoặc vắng_mặt Kể từ khi một Θ tiên có_thể có bất_kỳ giá_trị giữa 0 và 2π tham_số này là định_kỳ điều này là một vấn_đề chất tự_nhiên đối_với mô_hình tiêu_chuẩn Tại_sao tham_số này nên tìm thấy chính nó rất gần với 0 Hoặc tại_sao QCD nên tìm bản_thân CP bảo_quản Câu hỏi này tạo nên cái mà được gọi là các vấn_đề CP mạnh Một trong những giải_pháp đơn_giản tồn_tại nếu ít_nhất một trong các quark của mô_hình chuẩn không có khối_lượng Θ trở_nên không quan_sát được tức_là nó biến mất từ lý_thuyết Tuy_nhiên bằng_chứng thực_nghiệm mạnh_mẽ cho thấy rằng không ai trong số các quark không có khối_lượng và như_vậy vấn_đề CP mạnh vẫn còn tồn_tại Năm 1977 Roberto_Peccei và Helen_Quinn đã mặc_nhiên công_nhận một giải_pháp thanh_lịch hơn để vấn_đề CP mạnh_mẽ các cơ_chế Peccei_Quinn_Ý tưởng là để có hiệu_quả thúc_đẩy Θ một lĩnh_vực hạt Điều này được thực_hiện bằng cách thêm một đối_xứng toàn_cầu mới gọi là một đối_xứng Peccei_Quinn với mô_hình tiêu_chuẩn trở_thành một_cách tự_nhiên bị phá vỡ Một_khi điều này phá vỡ đối_xứng toàn_cầu mới một kết_quả hạt mới như thể_hiện bởi Frank_Wilczek và Steven_Weinberg hạt này điền vào_vai trò của Θ tự_nhiên thư_giãn tham_số vi_phạm CP không Hạt này đưa ra giả_thuyết mới được gọi là axion Trên một lưu_ý thêm về kỹ_thuật axion là những ông Nambu_Goldstone boson kết_quả từ đối_xứng Peccei_Quinn một_cách tự_nhiên bị phá vỡ Tuy_nhiên hiệu_quả không tầm_thường chân không QCD instantons hư_hỏng đối_xứng Peccei_Quinn một_cách rõ_ràng và cung_cấp một khối_lượng nhỏ cho axion Do_đó axion thực_sự là một boson giả Nambu_Goldstone_Thử nghiệm tìm_kiếm Một_số thí_nghiệm đã cố_gắng để phát_hiện các axion trong đó có ít_nhất một trong đó đã khẳng_định những kết_quả tích_cực Trong ánh_sáng phân_cực Ý PVLAS đã thử_nghiệm lan_truyền thông_qua các lĩnh_vực từ một đứa trẻ 5 T nam_châm lưỡng_cực tìm_kiếm cho một vòng quay bất_thường nhỏ theo hướng phân_cực Khái_niệm của thử_nghiệm lần đầu_tiên được đưa ra vào năm 1986 bởi Luciano_Maiani_Roberto_Petronzio và Emilio_Zavattini và nếu axion tồn_tại các photon có_thể tương_tác với lĩnh_vực này để trở_thành axion ảo hoặc thực Luân_chuyển này là rất nhỏ và khó phát_hiện nhưng vấn_đề này có_thể được khắc_phục bằng cách phản_xạ ánh_sáng trở_lại và ra thông_qua từ_trường hàng triệu lần Các PVLAS đã kết_quả gần đây phát_hiện một vòng quay bất_thường có_thể được giải_thích trong các điều_khoản của một axion khối_lượng 1 1 5 meV Tuy_nhiên có những nguồn khác có_thể có một hiệu_ứng như_vậy bên cạnh các axion Một_số thí_nghiệm tìm_kiếm các axion có nguồn_gốc vật_lý thiên_văn bằng cách sử_dụng các hiệu_ứng Primakoff_Hiệu ứng này gây ra chuyển_đổi axion photon và ngược_lại trong các lĩnh_vực điện từ mạnh Axion có_thể được sản_xuất trong lõi của Mặt_trời khi chụp X quang tán_xạ khỏi các electron và proton trong sự hiện_diện của các lĩnh_vực điện mạnh và được chuyển_đổi thành các axion CAST thử_nghiệm đang được tiến_hành để phát_hiện các axion bằng cách chuyển_đổi chúng trở_lại tia x trong một từ_trường mạnh Các Axion_Dark_Matter_Experiment ADMX tìm_kiếm ánh_sáng tương_tác yếu axion bão_hoà quầng vật_chất tối của thiên_hà của chúng_ta ADMX là một từ_trường mạnh thấm_nhuần một khoang lò_vi_sóng lạnh Axion phù_hợp với tần_số cộng_hưởng của sự phân_rã khoang thành photon vi_sóng ADMX đã loại_trừ các mô_hình axion lạc_quan trong các μeV 1 9 đến phạm_vi μeV 3 53 Một phương_tiện tìm_kiếm các axion là bằng cách tiến_hành cái gọi là ánh_sáng chiếu qua các bức tường thí_nghiệm một chùm ánh_sáng đi qua một từ_trường mạnh trong một nỗ_lực để thực_hiện các chuyển_đổi của các photon thành axion bằng cách cho_phép họ phải vượt qua thông_qua một tấm nhôm ngăn_chặn sự di_chuyển của các photon Tuy_nhiên những thực_hành này là hiệu_quả thấp đòi_hỏi thông_lượng photon ban_đầu cao và những người tiến_hành bởi BFRs và PVLAS đã là chủ_đề của một_số xác_minh thêm Một thí_nghiệm gần đây đã có sự nhạy_cảm cần_thiết để phát_hiện này có hiệu_lực nếu các PVLAS đã 2005 tín_hiệu do các axion tuy_nhiên không có hiệu_lực đã được nhìn thấy Ngày 09 tháng 7 năm 2007 một bài báo trình arXiv bởi Carlo_Rizzo và các nhà_nghiên_cứu từ Trung_tâm Quốc_gia de la Recherche_Scientifique chỉ_định với một mức_độ tin_cậy 94 hoặc cao hơn mà họ tin rằng các kết_quả được công_bố bởi các thí_nghiệm PVLAS đã Ý không chính_xác và đã không chứng_minh sự tồn_tại của các axion Ban_đầu nhóm nghiên_cứu các vấn_đề sau khi tuyên_bố của họ rằng các khớp nối axion suy ra từ thí_nghiệm PVLAS đã không phù_hợp với các thí_nghiệm tiến_hành trong năm 2007 và trước đó vào năm 2006 và vì_vậy yêu_cầu xem_xét lại Các thí_nghiệm được tiến_hành bởi nhóm nghiên_cứu của Rizzo của sự khác_biệt từ các phương_pháp tiếp_cận của các nhà_nghiên_cứu người Ý trong việc rằng cuối của một buồng chân không một tấm nhôm được đặt_để ngăn_chặn các photon từ một tia laser liền kề đi qua tấm nơi axion sẽ chỉ đơn_giản là đi qua tấm và được chuyển_đổi trở_lại thành photon và có_thể quan_sát một phần nhỏ của vụ chuyển_đổi hạt số 4 10 22 photon Trong việc sử_dụng đo_lường quang_học và dầm rung_động của ánh_sáng nhóm nghiên_cứu cho thấy thông_qua minh_hoạ đường_cong loại_trừ so với thí_nghiệm PVLAS đã và khác được tiến_hành bởi BFRT rằng các axion đã được loại_trừ nhưng vẫn còn một giả_thuyết hợp_lệ 6 thí_nghiệm kể như là một bước quan_trọng trong sự hiểu_biết của hạt với khả_năng của một axion cùng rất yếu Một_vài ngày_trước đó vào ngày 23 Tháng_Sáu_PVLAS đã gửi một giấy để arXiv trong đó họ lưu_ý rằng nâng_cấp hệ_thống đo_lường của họ đã được thực_hiện để tăng độ_chính_xác của các kết_quả của họ so với năm trước thông_qua việc sử_dụng 2 3 và 5 5 T lĩnh_vực và bước_sóng 1064 nm Với tăng độ_chính_xác PVLAS đã lưu_ý rằng việc giải_thích axion hạt đã được loại_trừ do sự vắng_mặt của một tín_hiệu quay về mức 1 2 10 8 rad 5 5 T và 1 0 10 8 rad 2 3 T với 45 000 đi Axion và boson ánh_sáng khác cũng được dự_kiến sẽ có một chữ_ký quan_sát được trong các cài_đặt khác nhau vật_lý thiên_văn Đặc_biệt một_số công_trình gần đây đã đề_xuất sự tồn_tại của giống như các hạt axion như là một giải_pháp có_thể có sự minh_bạch rõ_ràng của vũ_trụ với tia_gamma TeV_Nó cũng đã được chứng_minh trong một_vài tác_phẩm gần đây trên_tài khoản của từ_trường lớn luồng khí_quyển của những đối_tượng vật_lý thiên_văn nhỏ gọn ví_dụ từ_trường môi_trường như_vậy sẽ chuyển_đổi photon đến axion nhiều hơn_nữa hiệu_quả hơn so với hầu_hết các phòng_thí_nghiệm trong một phạm_vi khối_lượng rộng axion Điều này đến lượt nó sẽ cung_cấp cho tăng tính_năng riêng_biệt như hấp_thụ trong quang_phổ của các đối_tượng như_vậy mà có_thể được quan_sát bằng kính_viễn_vọng hiện_tại và do_đó làm tăng đáng_kể độ nhạy_cảm của chúng_tôi để phát_hiện axion Một phát_hiện mới đầy hứa_hẹn có nghĩa là các axion các hạt_giống bằng cách tìm_kiếm các hiệu_ứng khúc_xạ bán hạt chùm trong các hệ_thống với từ_trường mạnh như từ_trường vô_tuyến lớn và các pulsar từ Đặc_biệt các hiệu_ứng khúc_xạ sẽ dẫn đến tác_dụng tách chùm tia có_thể dễ_dàng phát_hiện trong các đường_cong ánh_sáng radio của pulsar từ_hoá cao và có_thể cho_phép phát_hiện boson ánh_sáng với nhạy_cảm lớn hơn nhiều so với hiện đạt được bằng các phương_tiện khác Một cặp giấy_tờ của Katherine_Mack xuất_hiện trên arXiv trong tháng 11 năm 2009 nghi_ngờ về sự tồn_tại của QCD axion nhẹ hơn μeV quy_mô lập_luận rằng 1 quan_sát vũ_trụ ngụ_ý rằng sự tồn_tại của axion như ánh_sáng tạo ra lớn hơn tinh điều_chỉnh vấn_đề hơn là một trong rằng nó đã được đưa ra giả_thuyết để giải_quyết và 2 các đối_số anthropic không làm giảm bớt vấn_đề này tinh_chỉnh Những giấy_tờ cho rằng kể từ khi động_lực cho các axion là để sửa_chữa một phạt chỉnh vấn_đề nhưng sự tồn_tại của axion rất nhẹ s tạo ra một khác nhau và lớn hơn tinh_chỉnh vấn_đề và hơn_nữa kể từ khi axion chưa bao_giờ được quan_sát thấy có không còn bất_cứ lý_do nào để nghi_ngờ rằng các axion của khối_lượng dưới μeV quy_mô tồn_tại Axion trong vật_lý vật_chất ngưng_tụ Một thuật_ngữ tương_tự mà phải được thêm vào phương_trình Maxwell cũng xuất_hiện trong các mô_hình gần đây lý_thuyết cho các chất cách_điện tô pô học Thuật_ngữ này dẫn đến một_số tính_chất thú_vị dự_đoán tại giao_diện giữa các chất cách_điện tô pô và bình_thường Trong tình_hình lĩnh_vực này θ mô_tả một cái gì đó rất khác nhau từ việc sử_dụng nó trong vật_lý năng_lượng cao Thuộc_tính Dự_đoán Một lý_thuyết các axion có liên_quan đến vũ_trụ học đã dự_đoán rằng họ sẽ không có điện một khối_lượng rất nhỏ trong khoảng từ 10 6 1 eV c 2 và tương_tác rất thấp mặt_cắt cho tương_tác mạnh và yếu Bởi_vì tài_sản của họ axion chỉ tương_tác tối_thiểu với vật_chất thông_thường Axion được dự_đoán sẽ thay_đổi đến và đi từ các photon trong sự hiện_diện của từ_trường mạnh và tính_chất này được sử_dụng để tạo ra các thí_nghiệm để phát_hiện các axion Siêu đối_xứng Trong lý_thuyết siêu đối_xứng axion có cả một vô hướng và một siêu đối fermionic Fermionic siêu đối của các axion được gọi là axino siêu đối vô hướng được gọi là Saxion_Trong một_số mô_hình Saxion là dilaton Họ được tất_cả các gói trong một siêu_trường Các axino đã được dự_đoán là hạt siêu đối_xứng nhẹ nhất trong mô_hình như_vậy Trong phần do khách_sạn này nó được coi là một ứng_cử_viên cho các thành_phần của vật_chất tối Ý_nghĩa về vũ_trụ Lý_thuyết cho thấy rằng các axion được tạo ra dồi_dào trong Vụ nổ lớn Bởi_vì một sự kết_hợp độc_đáo với InstantOn lĩnh_vực vũ_trụ nguyên_thuỷ một hiệu_quả ma_sát động_lực được tạo ra trong quá_trình trao_đổi khối_lượng sau lạm_phát vũ_trụ Điều này cướp tất_cả các axion nguyên_thuỷ của động_năng của họ Nếu các axion có khối_lượng thấp do_đó ngăn_ngừa chế_độ sâu khác lý_thuyết axion dự_đoán rằng vũ_trụ sẽ được lấp đầy với rất lạnh ngưng_tụ Bose_Einstein axion nguyên_thuỷ Do_đó tuỳ_thuộc vào khối_lượng của chúng các axion plausibly có_thể giải_thích vấn_đề vật_chất tối của vật_lý vũ_trụ học nghiên_cứu quan_sát để phát_hiện các axion vật_chất tối đang được tiến_hành nhưng chúng vẫn chưa đủ nhạy_cảm để thăm_dò các khu_vực đại_chúng nơi axion được dự_kiến sẽ được tìm thấy khi họ là những giải_pháp cho các vấn_đề vật_chất tối Thí_nghiệm khoang lò_vi_sóng được biết đến như ADMX trong 1996 2010 không thành_công để phát_hiện các axion có một phạm_vi khối_lượng của 1 98 2 17 μeV và một tần_số giữa 450 và 850 MHz các axion khối_lượng cao của các loại tìm_kiếm bởi Jain và Singh 2007 sẽ không tồn_tại trong vũ_trụ hiện_đại và không_thể đóng_góp cho vật_chất tối Liên_kết ngoài BULLET ngày 24 tháng 11 năm 2008 article in APS Physics_BULLET ngày 28 tháng 1 năm 2007 news article by newscientist com BULLET ngày 6 tháng 12 năm 2006 news article by physorg com BULLET ngày 17 tháng 7 năm 2006 news article from Scientific_American_BULLET ngày 27 tháng 3 năm 2006 news article by PhysicsWeb org BULLET ngày 24 tháng 11 năm 2004 news article by PhysicsWeb org BULLET CAST Experiment_BULLET_CAST at MPI MPE BULLET CAST at University of Technology_Darmstadt_BULLET_ADMX at University of Washington
Axion