Аксіён

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці

Аксіён (англ.: axion axion ад axial +-on [1]) - гіпатэтычная нейтральная псеўдаскалярная элементарная часціца, пастуляваная для захавання CP-інварыянтнасцм ў квантавай хромадынаміцы ў 1977 г. Раберта Печэям і Хелен Куін [2][3]. Аксіён павінен прадстаўляць сабой псеўдагалдстоунаўскі базон, які ўзнікае ў выніку спантанага парушэння сіметрыі Печэі-Квін.

Назва часціцы дадзена Фрэнкам Вільчэкам [4] па гандлёвай марцы пральнага парашка [5], так як аксион павінен быў «ачысціць» квантавую хромадынаміку ад праблемы моцнага CP-парушэння, а таксама з-за сувязі з аксіяльным токам.

Уласцівасці аксіёнаў[правіць | правіць зыходнік]

Аксіён павінен распадацца на два фатоны. У арыгінальнай тэорыі Печэі-Квін V ГэВ і маса аксіёна ~ 100 кэВ, што, аднак, супярэчыць эксперыментальным дадзеным па распаду \psi- і \Upsilon-часціц. У мадыфікаванай ў рамках Вялікага Аб'яднання тэорыі значэнні V значна вышэй і аксіён павінен быць вельмі узаемадзейнічаць з рэчывам часціцай малой масы. Існуюць працы, якія ўводзяць шкалу мас, звязаную з масай аксіёна, значна вышэй V; гэта прыводзіць да значна меншай канстанце сувязі аксіёна з іншымі палямі і вырашае праблему неназірання гэтай часціцы ў існуючых эксперыментах. Шырока абмяркоўваюцца дзве мадэлі такога роду. У адной з іх ўводзяцца новыя кваркі, якія нясуць (у адрозненне ад вядомых кваркаў і лептонаў) зарад Печэі-Квін і звязаныя з так званым адронным аксіёнам (або KSVZ-аксіёнам, аксіёнам Кіма-Шыфмана-Вайнштэйна-Захарава) [6]. У другой мадэлі (так званы GUT-аксіён, DFSZ-аксіён, або аксіён Дайн-Фішлера-Срэдніцкага-Жытніцкага) [7] адсутнічаюць дадатковыя кваркі, усё кваркі і лептоны нясуць зарад Печэі-Квін.

Аксіёны разглядаюцца як адны з кандыдатаў, якія складаюць «цёмную матэрыю» - нябарыённы складнік схаванай масы ў касмалогіі.

Эксперыменты па выяўленні[правіць | правіць зыходнік]

З 2003 г. у ЦЕРНе праводзіцца эксперымент CAST (CERN Axion Solar Telescope)[8] па выяўленні аксіёнаў, як мяркуецца, выпусканых з прычыны эфекту Прымакова разагрэтай да ~15×106 K плазмай сонечнага ядра. Дэтэктар заснаваны на зваротным эфекце Прымакова - ператварэнні аксіёна ў фатон, індукаваным магнітным полем. Праводзяцца і іншыя эксперыменты, накіраваныя на пошук патоку аксіёнаў, выпраменьваных ядром Сонца.

Эксперымент ADMX (Axion Dark Matter Experiment)[9][10] праводзіцца ў Ліверморскай нацыянальнай лабараторыі (Каліфорнія, ЗША) з мэтай пошуку аксіёнаў, як мяркуецца, якія ўтвараюць нябачнае гало нашай Галактыкі. У гэтым эксперыменце выкарыстоўваецца моцнае магнітнае поле для канверсіі аксіёнаў ў радыёчастотныя фатоны; працэс ўзмацняецца з дапамогай рэзананснай паражніны, які наладжваецца на частоты ў дыяпазоне ад 460 да 810 МГц, у адпаведнасці з магчымай масай аксіёна.

На працягу 2003-2004 гг. быў выкананы пошук аксіёнаў з масай да 0,02 эВ. Аксіёны выявіць не ўдалося і была вызначаная верхняя мяжа канстанты фатон-аксіённага ўзаемадзеяння g_{a\gamma} < 1,16×10−10 ГэВ−1.

Астрафізічныя абмежаванні на масу аксіёна і яго канстанту сувязі з фатонам атрыманыя з назіранай хуткасці страты энергіі зоркамі (чырвонымі гігантамі, звышновай SN1987A і г. д.). Нараджэнне аксіёнаў ў нетрах зоркі прывяло б да яе паскоранага астуджэння [11].

Аўтары эксперыменту PVLAS ў 2006 заявілі пра выяўленне падвойнага прамянепраламлення і павароту плоскасці палярызацыі святла ў магнітным полі, што было інтэрпрэтавана як магчымае ўзнікненне рэальных ці віртуальных аксіёнаў ў пучку фатонаў. Аднак у 2007 аўтары растлумачылі гэтыя вынікі як следства некаторых няўлічаных эфектаў ў эксперыментальнай ўсталёўцы.

Зноскі

  1. Dictionary.com, "axion," in Online Etymology Dictionary. Source: Douglas Harper, Historian. http://dictionary.reference.com/browse/axion. Accessed: February 11, 2012.
  2. R. D. Peccei, H. R. Quinn, Phys. Rev. Letters, 38(1977) p. 1440.
  3. R. D. Peccei, H. R. Quinn, Phys. Rev., D16 (1977) p. 1791—1797.
  4. F. Wilczek, Phys. Rev. Letters, 40 (1978), pp. 279-282.
  5. 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. Цытата: "particles, axions. (I named them after a laundry detergent, since they clean up a problem with an axial current.)", пераклад па Вільчэку Ф. А. "асімптатычная свабода: ад парадоксаў да парадыгмы" УФН 175 стр 1325-1337 (2005), doi:10.3367/UFNr.0175.200512g.1325, стр 1336 "часціц - аксіёнаў. (Я назваў іх у гонар мыйнага сродку, паколькі яны расчысцілі праблему з аксіяльнымі токамі.)"
  6. 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.
  7. 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
  8. Сайт эксперыменту CAST (CERN Axion Solar Telescope)
  9. L. D. Duffy et al., A High Resolution Search for Dark-Matter Axions, Phys. Rev. D 74, 012006 (2006); см. также препрынт
  10. Сайт эксперыменту ADMX
  11. http://www.springerlink.com/index/N510QL1R33X37427.pdf Astrophysical axion bounds. G Raffelt - Axions, 2008 - Springer.