A hipotetikus részecsketengely megtalálása azt jelentheti, hogy először derül ki, mi történt az Univerzumban egy másodperccel az Ősrobbanás után – derül ki egy új tanulmányból, amelyet Fizikai áttekintés D.
Milyen messzire tekinthetünk vissza az Univerzum múltjába ma? Az elektromágneses spektrumban a Kozmikus Mikrohullámú Háttér megfigyelései – közkeletű nevén CMB – lehetővé teszik, hogy közel 14 milliárd évre tekintsünk vissza, amikor az Univerzum kellőképpen lehűlt ahhoz, hogy a protonok és elektronok egyesüljenek, és semleges hidrogént képezzenek. A CMB rendkívül sokat tanított nekünk a kozmosz evolúciójáról, de a CMB-ben lévő fotonok 400,000 XNUMX évvel az Ősrobbanás után szabadultak fel, ami rendkívül nagy kihívást jelent az univerzum e korszak előtti történetének megismerése.
Új ablakot nyit az elméleti kutatók hármasa, köztük a Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) vezető kutatója, University of California, Berkeley, MacAdams fizikaprofesszor és Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium vezető oktatója, Hitoshi Murayama , Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium fizikakutatója és a Kaliforniai Egyetem Berkeley, posztdoktori munkatársa, Jeff Dror (jelenleg a Kaliforniai Egyetemen, Santa Cruz) és az UC Berkeley Miller kutatója, Nicholas Rodd, a fotonokon túlra, az ismert hipotetikus részecskék birodalmába tekintettek. mint axionok, amelyek az Univerzum történetének első másodpercében bocsátkozhattak ki.
Írásukban a CMB axionanalógjának, az úgynevezett Cosmic axion Backgroundnak vagy CaB-nek a keresésének lehetőségét javasolják.
Bár hipotetikus, sok okunk van arra gyanakodni, hogy az axion létezhet az Univerzumunkban.
Egyrészt az axionok a húrelmélet általános előrejelzései, napjaink egyik legjobb reménye a kvantumgravitáció elméletében. Az axion létezése tovább segíthet megoldani azt a régóta fennálló rejtélyt, hogy miért kell még megmérnünk a neutron elektromos dipólusmomentumát, ezt a problémát hivatalosan „Erős CP-problémaként” ismerik. A közelmúltban az axion a sötét anyag ígéretes jelöltjévé vált, és ennek következtében a kutatók gyorsan keresik az axion sötét anyagot.
Írásukban a kutatók rámutatnak, hogy a kísérletezők egyre érzékenyebb műszereket fejlesztenek ki keresés a sötét anyag esetében az axionok másik jelére botlhatnak a CaB formájában. De mivel a CaB hasonló tulajdonságokkal rendelkezik a sötét anyag tengelyeihez, fennáll annak a veszélye, hogy a kísérletek a CaB jelet zajként dobják ki.
A CaB megtalálása az egyik ilyen műszernél kettős felfedezés lenne. Nemcsak az axion létezését erősítené meg, hanem a kutatóknak világszerte azonnal új kövületük lesz a korai Univerzumból. Attól függően, hogy a CaB hogyan készült, a kutatók az Univerzum evolúciójának különböző aspektusait ismerhették meg, amelyek korábban soha nem voltak lehetségesek (ábra).
„Azt javasoltuk, hogy a jelenlegi kísérletek adatelemzési módjának megváltoztatásával a korai univerzumból megmaradt tengelyek után kutathatunk. Akkor talán megtudhatjuk a sötét anyag eredetét, a fázisátalakulást vagy az inflációt az Univerzum kezdetén. Már vannak kísérleti csoportok, akik érdeklődést mutattak a javaslatunk iránt, és remélem, sikerül valami újat megtudnunk a korai Univerzumról, ami korábban nem volt ismert” – mondja Murayama.
„Az univerzum evolúciója jellegzetes energiaeloszlású tengelyeket hozhat létre. A jelenleg axionokból álló univerzum energiasűrűségének kimutatásával az olyan kísérletek, mint a MADMAX, a HAYSTAC, az ADMX és a DMRadio, választ adhatnak a kozmológia legfontosabb rejtvényeire, mint például: „Mennyire melegedett fel az univerzumunk?” ', 'Mi a sötét anyag természete?', 'A mi univerzumunk átesett az inflációnak nevezett gyors tágulási perióduson?' és 'Volt valaha kozmikus fázisátalakulás?' - mondja Dror.
Az új tanulmány okot ad az axion sötét anyag programmal kapcsolatos izgatottságra. Még ha a sötét anyag nem is tengelyekből áll, ezek a műszerek képet alkothatnak az Univerzumról, amikor az egy másodpercnél régebbi volt.
Ezt a tanulmányt a folyóirat „Szerkesztői javaslatként” fogadta el Fizikai áttekintés D.
Hivatkozás: Jeff A. Dror, Hitoshi Murayama és Nicholas L. Rodd „Kozmikus axion háttér”, 7. június 2021., Fizikai áttekintés D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.103.115004
