Аксион

Аксио́н (англ. axion от axial + -on^[1]) в гипотетическая нейтральная псевдоскалярная элементарная частица, постулированная для сохранения CP-инвариантности в квантовой хромодинамике в 1977 г. Роберто Печчеи (R. D. Peccei) и Хелен Куинн (H. R. Quinn)^[2]^[3] (см. Теория Печчеи в Квинн). Аксион должен представлять собой псевдоголдстоуновский бозон, возникающий в результате спонтанного нарушения симметрии Печчеи-Квинн.

Название частице дано Фрэнком Вильчеком^[4] по торговой марке стирального порошка^[5], так как аксион должен был «очистить» квантовую хромодинамику от проблемы сильного CP-нарушения, а также из-за связи с аксиальным током.

[править] Свойства аксионов

Аксион должен распадаться на два фотона. В оригинальной теории Печчеи-Квинн $V$ ~ 100 ГэВ и масса аксиона ~ 100 кэВ, что, однако, противоречит экспериментальным данным по распаду $\psi$ - и $\Upsilon$ -частиц. В модифицированной в рамках Великого Объединения теории значения $V$ значительно выше и аксион должен быть очень слабо взаимодействующей с веществом частицей малой массы. Существуют работы, вводящие шкалу масс, связанную с массой аксиона, значительно выше $V$ ; это приводит к значительно меньшей константе связи аксиона с другими полями и решает проблему ненаблюдения этой частицы в существующих экспериментах. Широко обсуждаются две модели такого рода. В одной из них вводятся новые кварки, несущие (в отличие от известных кварков и лептонов) заряд Печчеи-Квинн и связанные с так называемым адронным аксионом (или KSVZ-аксионом, аксионом Кима-Шифмана-Вайнштейна-Захарова)^[6]. Во второй модели (так называемый GUT-аксион, DFSZ-аксион, или аксион Дайна-Фишлера-Средницкого-Житницкого) ^[7] отсутствуют дополнительные кварки, все кварки и лептоны несут заряд Печчеи-Квинн.

Аксионы рассматриваются как одни из кандидатов, составляющих «тёмную материю» в небарионную составляющую скрытой массы в космологии.

[править] Эксперименты по обнаружению

С 2003 г. в ЦЕРНе проводится эксперимент CAST (CERN Axion Solar Telescope)^[8] по обнаружению аксионов, предположительно испускаемых вследствие эффекта Примакова разогретой до ~15·10⁶ K плазмой солнечного ядра. Детектор основан на обратном эффекте Примакова в превращении аксиона в фотон, индуцированном магнитным полем. Проводятся и другие эксперименты, направленные на поиск потока аксионов, излучаемых ядром Солнца.

Эксперимент ADMX (Axion Dark Matter Experiment)^[9]^[10] проводится в Ливерморской национальной лаборатории (Калифорния, США) с целью поиска аксионов, предположительно образующих невидимое гало нашей Галактики. В этом эксперименте используется сильное магнитное поле для конверсии аксионов в радиочастотные фотоны; процесс усиливается с помощью резонансной полости, настраиваемой на частоты в диапазоне от 460 до 810 МГц, в соответствии с предсказываемой массой аксиона.

В течение 2003в2004 гг. был выполнен поиск аксионов с массой до 0,02 эВ. Аксионы обнаружить не удалось и был определён верхний предел константы фотон-аксионного взаимодействия $g_{a\gamma}$ < 1,16·10^в10 ГэВ^в1 ^{[источник не указан 258 дней]}.

Астрофизические ограничения на массу аксиона и его константу связи с фотоном получены из наблюдаемой скорости потери энергии звёздами (красными гигантами, сверхновой SN1987A и т. д.). Рождение аксионов в недрах звезды привело бы к её ускоренному охлаждению^[11].

Авторы эксперимента PVLAS в 2006 заявили про обнаружение двойного лучепреломления и поворота плоскости поляризации света в магнитном поле, что было интерпретировано как возможное возникновение реальных или виртуальных аксионов в пучке фотонов. Однако в 2007 авторы объяснили эти результаты как следствие некоторых неучтённых эффектов в экспериментальной установке ^{[источник не указан 258 дней]}.

[править] Примечания

в‘ Dictionary.com, "axion," in Online Etymology Dictionary. Source: Douglas Harper, Historian. http://dictionary.reference.com/browse/axion. Accessed: February 11, 2012.
в‘ R. D. Peccei, H. R. Quinn, Phys. Rev. Letters, 38(1977) p. 1440.
в‘ R. D. Peccei, H. R. Quinn, Phys. Rev., D16 (1977) p. 1791в1797.
в‘ F. Wilczek, Phys. Rev. Letters, 40 (1978), pp. 279-282.
в‘ Frank Wilczek. Asymptotic freedom: From paradox to paradigm (version of Frank Wilczek's Nobel Lecture) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, June 14, 2005 vol. 102 no. 24 8403-8413. doi: 10.1073/pnas.0501642102, PMCID: PMC1150826. Цитата: "particles, axions. (I named them after a laundry detergent, since they clean up a problem with an axial current.)", перевод по Вильчек Ф А "Асимптотическая свобода: от парадоксов к парадигмам" УФН 175 стр 1325-1337 (2005), doi:10.3367/UFNr.0175.200512g.1325, стр 1336 "частиц - аксионов. (Я назвал их в честь моющего средства, поскольку они расчистили проблему с аксиальными токами.)"
в‘ J.E. Kim, Phys. Rev. Lett. 43 (1979), p. 103;
M.A. Shifman, A.I. Vainstein, and V.I. Zakharov, Nucl. Phys. B 166 (1980), p. 493.
в‘ A.R. Zhitnitsky, Sov. J. Nucl. Phys. 31 (1980), p. 260;
M. Dine, W. Fischler, and M. Srednicki, Phys. Lett. B 104 (1981), p. 199
в‘ Сайт эксперимента CAST (CERN Axion Solar Telescope)
в‘ L. D. Duffy et al., A High Resolution Search for Dark-Matter Axions, Phys. Rev. D 74, 012006 (2006); см. также препринт
в‘ Сайт эксперимента ADMX
в‘ http://www.springerlink.com/index/N510QL1R33X37427.pdf Astrophysical axion bounds. G Raffelt - Axions, 2008 - Springer.

[править] Ссылки

Теоретические предпосылки существования аксиона, лабораторные и астрофизические ограничения на его параметры (обзор в Review of Particle Properties на сайте Particle Data Group, 2008 год): [1]

Это заготовка статьи об элементарных частицах. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

[0] в‘ Dictionary.com, "axion," in Online Etymology Dictionary. Source: Douglas Harper, Historian. http://dictionary.reference.com/browse/axion. Accessed: February 11, 2012.

[1] в‘ R. D. Peccei, H. R. Quinn, Phys. Rev. Letters, 38(1977) p. 1440.

[2] в‘ R. D. Peccei, H. R. Quinn, Phys. Rev., D16 (1977) p. 1791в1797.

[3] в‘ F. Wilczek, Phys. Rev. Letters, 40 (1978), pp. 279-282.

[4] в‘ Frank Wilczek. Asymptotic freedom: From paradox to paradigm (version of Frank Wilczek's Nobel Lecture) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, June 14, 2005 vol. 102 no. 24 8403-8413. doi: 10.1073/pnas.0501642102, PMCID: PMC1150826. Цитата: "particles, axions. (I named them after a laundry detergent, since they clean up a problem with an axial current.)", перевод по Вильчек Ф А "Асимптотическая свобода: от парадоксов к парадигмам" УФН 175 стр 1325-1337 (2005), doi:10.3367/UFNr.0175.200512g.1325, стр 1336 "частиц - аксионов. (Я назвал их в честь моющего средства, поскольку они расчистили проблему с аксиальными токами.)"

[5] в‘ J.E. Kim, Phys. Rev. Lett. 43 (1979), p. 103;
M.A. Shifman, A.I. Vainstein, and V.I. Zakharov, Nucl. Phys. B 166 (1980), p. 493.

[6] в‘ A.R. Zhitnitsky, Sov. J. Nucl. Phys. 31 (1980), p. 260;
M. Dine, W. Fischler, and M. Srednicki, Phys. Lett. B 104 (1981), p. 199

[7] в‘ Сайт эксперимента CAST (CERN Axion Solar Telescope)

[8] в‘ L. D. Duffy et al., A High Resolution Search for Dark-Matter Axions, Phys. Rev. D 74, 012006 (2006); см. также препринт

[9] в‘ Сайт эксперимента ADMX

[10] в‘ http://www.springerlink.com/index/N510QL1R33X37427.pdf Astrophysical axion bounds. G Raffelt - Axions, 2008 - Springer.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

Аксион

Содержание

[править] Свойства аксионов

[править] Эксперименты по обнаружению

[править] Примечания

[править] Ссылки

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках