Candidatul la materia întunecată ar putea genera entități asemănătoare lanțului în materiale exotice

Impresia unui artist despre o axiune, o particulă elementară ipotetică, care a fost invocată pentru a explica de ce simetria parității sarcinii este păstrată în cromodinamica cuantică. De atunci, au fost nominalizați drept principalul candidat în domeniul întunericului. Credit: © RAMON ANDRADE 3DCIENCIA / PHOTO SCIENCE LIBRARY

Calculele arată cum „șirurile axionice” teoretice ar putea crea un comportament ciudat dacă ar fi produse în materiale exotice în laborator.

O particulă ipotetică care ar putea rezolva unul dintre cele mai mari enigme din cosmologie tocmai a devenit puțin mai puțin misterioasă. Un fizician RIKEN și doi colegi au dezvăluit bazele matematice care ar putea explica modul în care așa-numitele axii ar putea genera entități asemănătoare lanțului care creează o tensiune ciudată în materialele de laborator.

Axiunile au fost propuse pentru prima dată în anii 1970 de către fizicienii care studiau teoria cromodinamicii cuantice, care descrie modul în care unele particule elementare se țin împreună în nucleul atomic. Problema a fost că această teorie a prezis unele proprietăți ciudate pentru particulele cunoscute care nu sunt observate. Pentru a rezolva acest lucru, fizicienii au propus o nouă particulă, numită ulterior axion, după un brand de detergent pentru rufe, deoarece a ajutat la curățarea unei mizerie a teoriei.

Fizicienii și-au dat seama curând că axiile pot clarifica și o enigmă cosmică. Se crede că peste 80% din materia din Univers este alcătuită dintr-o misterioasă substanță invizibilă, numită materie întunecată. „Axiunile sunt candidați la materia întunecată, dar nu le-am găsit încă”, spune Yoshimasa Hidaka de la programul interdisciplinar de științe teoretice și matematice RIKEN. Axiunile pot avea proprietățile potrivite, astfel încât fizicienii au căutat semne care există în numeroase experimente. În iunie 2020, experimentul XENON1T de la Laboratorul Gran Sasso din Italia a raportat că ar fi putut detecta axionul, dar acest rezultat nu a fost încă confirmat.

Dar există un alt câmp în care proprietățile axionului pot fi studiate. Fizicienii pot pregăti materiale exotice – numiți izolatori topologici – în laborator, care prezintă proprietăți ciudate, cum ar fi conducerea electricității către suprafețele lor, menținând în același timp izolatorii electrici. Aceste materiale prezintă un alt comportament ciudat. Uneori, electronii săi se grupează și se mișcă în așa fel încât materialul pare a fi alcătuit din „cvasiparticule” cu proprietăți neobișnuite. Acest lucru poate crea o tensiune neașteptată peste material, numită efect Hall anormal.

Axionul este, de asemenea, prezis să apară în acest fel, în izolate topologice, unde ar trebui să interacționeze cu particulele de lumină sau fotonii într-un mod diferit de particulele obișnuite.

Hidaka și cei doi colegi ai săi au examinat acum teoria care guvernează interacțiunea dintre axe și fotoni. Deși axonii sunt particule în formă de punct, echipa a calculat că, în interiorul materialelor, lumina interacționează de fapt cu configurații extinse de sârmă formate din axii, numite șiruri axionice. Acest lucru ar duce la efectul Hall anormal, care este observat în experimente.

„Am găsit structura matematică care stă la baza fenomenului”, spune Hidaka.

Referință: „Simetriile formei superioare și 3 grupuri în electrodinamică axială” de Yoshimasa Hidaka, Muneto Nitta și Ryo Yokokura, 4 august 2020, Litere de fizică B.
DOI: 10.1016 / j.physletb.2020.135672

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Materialul nou poate proteja mai bine soldații, sportivii și șoferii de șoc, impact și explozii

Soldații, sportivii și șoferii pot face viața mai sigură datorită unui nou proces care ar putea duce la o protecție mai eficientă și reutilizabilă...

A fost găsit cel mai vechi loc de înmormântare uman din Africa – un copil a fost îngropat în urmă cu 78.000 de ani

Vedere generală a zonei peșterii Panga ya Saidi. Observați săparea șanțului unde a fost deschisă înmormântarea. Credit: Muhammad Javad Shoaee Descoperirea celui mai...

Se preconizează că speciile non-native vor crește cu 36% în întreaga lume până în 2050

Gâscă egipteană (Alopochen aegyptiaca) originară din Africa și stabilită acum în Europa Centrală și de Vest. Credit: profesorul Tim Blackburn, UCL Se preconizează că...

Visele noastre pot fi ciudate

Această ilustrație reflectă supra-ipoteza creierului, care susține că calitatea redusă și halucinantă a viselor nu este o greșeală, ci o trăsătură particulară, deoarece ajută...

Newsletter

Subscribe to stay updated.