寻找与无线电望远镜附近的中子恒星附近的轴暗质子颗粒

暗物质艺术家的概念
在20世纪70年代,物理学家们发现了一个问题粒子物理的标准模型-描述自然界四种基本力中的三种的理论(电磁、弱相互作用和强相互作用;第四是重力)。他们发现,虽然理论预测我们宇宙中粒子和力之间的对称性和镜像版本应该被打破,但实验却不这么认为。这种理论和观测结果之间的不匹配被称为“强CP问题”——CP代表电荷+奇偶性。什么是CP问题?为什么它困扰了科学家近半个世纪?

在标准模型中,电磁在C(电荷缀合)下是对称的,其用抗粒子取代颗粒;p(奇偶校验),用镜像对应物替换所有粒子;而且,T(时间反转),其替换与时间向后的时间顺利进行的交互,以及对称操作CP,CT,PT和CPT的组合。这意味着对电磁相互作用的实验不应能够将原始系统与由上述任一对称操作转换的原始系统区分开。

在电磁相互作用的情况下,理论与观测结果非常吻合。正如预期的那样,问题出在两种核力量中的一种——“强相互作用”。“事实证明,该理论允许对弱和强相互作用的组合对称操作CP(在镜子中反射粒子,然后改变粒子为反粒子)的违反。”然而,迄今为止只观察到弱相互作用的CP违逆现象。

绿色银行望远镜

美国西弗吉尼亚州的格林班克望远镜。资料来源:GBO / AUI / NSF

更具体地说,对于弱相互作用,CP违规发生在大约1 000级,而许多科学家预计对强烈互动的违规程度相似。然而,实验主义者已经广泛寻找CP违规,但无济于事。如果它确实发生在强烈的互动中,它会被抑制超过一亿(10?)。

1977年,理论物理学家Roberto Peccei和Helen Quinn提出了一个可能的解决方案:他们假设了一种新的对称性,这种对称性抑制了强相互作用中的cp违犯项,从而使理论与观测结果相符。不久之后,分别于1979年和2004年获得诺贝尔物理学奖的Steven Weinberg和Frank wilczez认识到这种机制创造了一种全新的粒子。威尔切克最终将这种新粒子命名为“轴子”,得名于一种与之同名的流行洗碗剂,因为它能够“清除”严重的CP问题。

CP对称运算介子粒子

对介子进行CP对称操作的图解。如果我们观察到原始系统(第一帧)衰变成与CP转换系统(第四帧)不同的粒子,我们就说CP对称被破坏了。信贷:卡夫IPMU

轴子应该是一种极其轻的粒子,数量极其丰富,而且不带电。由于这些特性,轴子是极好的暗物质候选者。暗物质约占宇宙质量的85%,但它的基本性质仍然是现代科学中最大的谜团之一。发现暗物质是由轴子组成的将是现代科学最伟大的发现之一。

1983年,理论物理学家Pierre Sikivie发现轴轴具有另一个显着的性质:在存在电磁场的情况下,它们有时应该自发地转换以易于可检测的光子。一旦认为,曾经被认为是完全无法察觉的,结果是可能是可检测的,只要有足够高的轴和强磁场即可。

西弗吉尼亚的格林班克望远镜

美国西弗吉尼亚州的格林班克望远镜。资料来源:GBO / AUI / NSF

一些宇宙中最强的磁场围绕着中子星。由于这些物体的质量也非常大,它们也可以吸引大量的轴子暗物质粒子。因此,物理学家建议在中子星周围区域寻找轴子信号。现在,一个国际研究团队,包括Kavli宇宙物理和数学研究所(Kavli IPMU)的博士后Oscar Macias,已经用两台射电望远镜——美国的Robert C. Byrd Green Bank望远镜和德国的Effelsberg 100米射电望远镜——做到了这一点。

这次搜索的目标是附近的两颗中子星,这两颗中子星已知有很强的磁场,以及银河系据估计,该中心拥有5亿颗中子星。研究小组在1千兆赫范围内采样了无线电频率,对应轴子质量为5-11微电子伏。由于没有信号被观测到,研究小组得以对只有几微电子伏质量的轴子暗物质粒子施加迄今为止最强的限制。

参考:Green Bank和Effelsberg射电望远镜寻找Axion作者Joshua W. Foster, Yonatan Kahn, Oscar Macias, Zhiquan Sun, Ralph P. Eatough, Vladislav I. Kondratiev, Wendy M. Peters, Christoph Weniger and Benjamin R. Safdi, 2020年10月20日,物理评论快报
物理。rev. lett。125,171301 - 发表

9日评论关于“用射电望远镜寻找中子星附近的轴子暗物质粒子”

  1. 暗物质是不存在的,所以我们会去寻找一些东西,如果我们发现了什么,它就会被称为暗物质。但这个名字本身就意味着它并不存在,它只是一个想法。就像你有一个想法一样,所以不要停止思考,想法是伟大的,它们不黑暗。

  2. 暗能量是错误的它应该是E在振动的宇宙中。振动可能从第一个黑球开始。并且随着每一个黑球的形成而增长得多么的微小。并将随着时间和创造继续增加。也许第一个黑球就是这样产生的一个振动的宇宙。

  3. 毕竟(E = MC²)也许就是这样。答案吗?你觉得呢?

  4. 混乱的观点,产生了太多的例外
    应该是这样的:一个结一个结地松开,但它变得越来越紧……

  5. 让我们谈谈宇宙常数。所以如果它没有扩展正确,你会说宇宙会自行崩溃。我不相信你可以告诉宇宙不变只是意味着移动。当我说移动时,我的意思是它正在振动宇宙振动。这就是为什么没有崩溃,它不会扩大它的振动。这对你们所有人来说都是疯狂,但它在这里。我下午睡觉,突然醒来,当我坐下来看起来一切都看起来像我眼中的一角,它是黑色的,它正在振动。当我看起来已经消失了,但我再次看着str8,它回来了,但只有在我看起来不看。听起来很奇怪,我知道但它发生了。它持续了一分钟左右,然后它一直都在一起,但它在那里,它正在振动。 It Freaked me out and ever since I knew it was vibrating. Sounds nuts but I’m telling you today it’s vibrating. I tried explaining it once before. So that’s what I believe the cosmic constant is vibration so fast it makes everything move nothing in the universe is still and that’s why.

  6. 这就是宇宙嗡嗡作响的原因。

  7. 所以当有人说黑暗能量思考我刚告诉你的东西。我没有理由说出我刚才所说的,但我说的是真的。振动宇宙是答案。祝你有美好的一天。

  8. 很好的文章。轴子、暗物质和暗能量将在我第二本书的最后一章讨论,这本书将于2月或3月出版。

  9. …是的,这只是确保科学家做了适当的估计,这些都是穿越的空间是有弹性的,随着时间的推移和成长,然后有时间膨胀,并限制光的速度,和镜头等,这就很容易考虑到所有和三项加起来……

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