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轴子--性质、探测、2014年的新发现、连结

轴子(axion)是一种假想的亚原子粒子,大约是1970年代为了解决CP守恒问题所提出的一个假想粒子,1977年的皮塞-奎恩理论英语Peccei–Quinn theory(Peccei–Quinn theory)首先提到这个概念。目前意大利国立核子物理研究所意大利语Istituto nazionale di fisica nucleare(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)的PVLAS探测器英语PVLAS正在不停努力的寻找它。

性质

理论预测轴子的质量极微小,只有10−6到10−2eV电子的五千亿分之一到五千万分之一),而且电荷自旋都是零。轴子曾被认为是暗物质的组成部分之一,但近年来一些学者却将轴子从暗物质粒子的候选者中排除了。

探测

目前探轴子的方法有两种。其中一种是利用意大利的PVLAS探测器,其原理是用一束线偏振的激光照射到一个具有强磁场真空中,然后观测激光穿越磁场后的偏振变化。而且已经探到10-12 rad的变化,但有可能只是仪器本身的问题。另一种方法是每当十月左右类星体3C 279太阳地球排成一直线的时候,3C 279发出的光子通过太阳,而这些光子可能会被太阳的磁场转成轴子,并且又变回光子,而探测这些光子可以帮助我们了解轴子的是否存在。

2014年的新发现

在英国莱斯特大学的研究小组利用欧洲航天局X射线天文台和XMM-牛顿天文台整个数据库的研究中的发现了直接检测到暗物质的潜在暗示。在X射线背景即移除了明亮X射线光源后的天空中发现了一个季节性信号,与轴子的理论预测相一致。轴子可能产生于太阳核心,在地球磁场作用下转化为X射线,据预测通过磁场朝太阳方向观察时,轴子产生的X射线信号将最强烈,这与观测相吻合。

连结