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科学家用一种新方法来研究轴心的性质

发布日期:2018-05-14

来自Chandra的X射线(蓝色)和极大阵列(红橙色)的无线电发射中的M87合成图像。天文学家使用M87的X射线发射来约束轴的性质,假定的粒子被认为是暗物质候选物。 X射线NASA / CXC / KIPAC / N。 Werner,E.Million等人;无线电NRAO / AUI / NSF / F。欧文

轴是一个假设的基本粒子,它的存在是为了解释为什么某些亚原子反应似乎违反基本的对称性约束,特别是时间上的对称性。 1980年的诺贝尔物理学奖发现了时间不对称的反应。与此同时,在接下来的几十年中,研究星系运动和宇宙微波背景辐射特征的天文学家发现宇宙中的大部分物质都是不可见的。它被称为暗物质,今天最好的测量发现,宇宙中约84%的物质是黑暗的。这个成分是黑暗的,不仅因为它不发光 - 它不是由原子或其通常的成分组成,如电子和质子,它的性质是神秘的。已经建议将轴线作为一种可能的解决方案。然而,粒子物理学家迄今为止还没有能够直接检测到轴位,使他们的存在置疑,并重新激活了他们应该解决的难题。

CfA天文学家Paul Nulsen及其同事使用了一种新方法来研究轴位的性质。量子力学约束轴,如果它们存在,在磁场存在下与光相互作用。当它们沿着强场传播时,轴和光子应该以振荡的方式从一个转变为另一个。因为任何可能的效应的强度部分取决于光子的能量,天文学家使用钱德拉X射线天文台来监测星系中明亮的X射线辐射。他们观察到来自星系M87核的X射线,该星系已知具有强大的磁场,并且(距离只有五千三百万光年)距离足够近,可以精确测量X中的变化射线通量。此外,M87位于一组星系,处女座星系,它应该确保磁场延伸到非常大的尺度,并且还有利于解释。同样重要的是,M87几十年来一直在进行认真研究,其性能相对广为人知。

搜索没有找到轴的签名。然而,它确实对轴和光子之间的耦合强度设定了一个重要的新限制,并且能够排除可能用于检测轴向的未来可能实验的大部分。科学家们指出,他们的研究强调了X射线天文学探索粒子物理的一些基本问题的力量,并指出了可以在其他明亮的X射线发射星系上进行的补充研究活动。

出版物:M.C. David Marsh等人,“Axion-Like Particles的新界”,JCAP 12,036,2017; DOI:10.1088 / 1475-7516 /十二分之二千零一十七/ 036

资料来源:哈佛 - 史密森天体物理中心