Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci z jihokorejského Institute for Basic Science vyloučili další hmotnosti, které by mohly mít axiony, a zúžily tak vlastnosti těchto hypotetických částic – samozřejmě pokud tedy vůbec existují. Jde o již několikáté neúspěšné hledání axionů v poslední době.
Viz také: Axiony nenalezeny, strunové teorie oporu nezískaly
Autoři studie publikované ve Physical Review Letters uvádějí, že po axionech pátrali nejen kvůli tomu, že tyto částice by mohly tvořit temnou hmotu. Axiony mají vztah i k tzv. CP symetrii (cca otázka, zda by svět, kde bychom zaměnili pravo levou orientaci – zrcadlové obrazy – a elektrické náboje, byl identický – charge/parity; pokud sem zahrneme ještě šipku času, máme CPT symetrii, o té předpokládáme, že platí absolutně). Zajímavé je, že CP symetrie je narušena při některých projevech slabé interakce. Naproti tomu u silné interakce je sice rovněž teoreticky povoleno takové narušení, ale nikdy jsme ho nedokázali pozorovat. Rozdílné chování slabé a silné interakce vedlo Roberta Pecceiho a Helen Quinnovou i k návrhu speciální symetrie Peccei-Quinn. Nositelé Nobelovy ceny za fyziku Frank Wilczek a Steven Weinberg pak ukázali, že ze symetrie Peccei-Quinn vyplývá i existence nové částice, axionu. (Axion byl název detergentu; částice má „vyčistit“ potíže spojené se silnou interakcí.)
Nicméně aktuálně je temná hmota mezi fyziky a v příslušných médiích rozhodně populárnějším tématem než CP symetrie, takže výše uvedený výklad berme spíše na okraj. Vědci nyní k detekci axionů chtěli opět využít toho, že tyto částice by se měly přeměňovat na detekovatelné fotony (z 1 axionu 2 fotony) – ovšem velmi pomalu/s nízkým stupněm konverze. Proces může být rychlejší, pokud jsou nějaké fotony již přítomny, nebo pokud se axiony nacházejí v silném magnetickém poli. Výzkumníci proto zkusili přeměnu axionů pozorovat v silném magnetickém poli, když pomocí speciálního přístroje CAPP-8TB se supravodivým magnetem vytvořili magnetické pole o intenzitě 8 Tesla. Signál eventuálně vznikajících fotonů by byl zesílen v rezonanční dutině a na závěr by se dal detekovat jako záblesk. Vše probíhalo pouhých 50 mK nad absolutní nulou.
Experiment s citlivostí výrazně převyšující další pokusy tohoto druhu ukázal, že v rozsahu hmotností 6,62 až 6,82 μeV (toto rozmezí vyplynulo jako nejnadějnější z kvantové chromodynamiky) žádné axiony pravděpodobně neexistují. V pokusech lze jednoduše pokračovat a zkoumat další rozsahy hmotností – údajně prostě tak, že v zařízení budou měnit průměry příslušné rezonanční dutiny.
S. Lee et al. Axion Dark Matter Search around 6.7 μeV, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.101802
Zdroj: Institute for Basic Science/Phys.org
