과학자들은 드디어 정상 물질과 거의 상호 작용하지 않는 피하기 쉬운 입자 인 axion의 흔적을 발견했습니다. 액시온은 40 년 전에 처음으로 예측되었지만 지금까지 본 적이 없습니다.
과학자들은 우리 우주에 스며드는 보이지 않는 물질 인 암흑 물질은 액시온으로 만들어 질 수 있다고 제안했습니다. 그러나 연구자들은 우주의 깊은 곳에서 암흑 물질의 열망을 찾는 대신 지구상의 이국적인 물질에서 수열의 수학 서명을 발견했습니다.
새로 발견 된 액시온은 일반적으로 생각하는 입자가 아닙니다. 반 금속으로 알려진 과냉각 물질에서 전자파 역할을합니다. 그러나 발견은 입자 물리학에서 해결되지 않은 주요 문제 중 하나를 해결하는 첫 번째 단계가 될 수 있습니다.
액시온은 암흑 물질의 후보입니다. 암흑 물질과 마찬가지로 실제로는 일반 물질과 상호 작용할 수 없기 때문입니다. 이 aloofness는 또한 axion이 존재하는 경우 감지하기가 매우 어렵습니다. 이 이상한 입자는 또한 "강한 CP 문제"로 알려진 물리학의 오랜 수수께끼를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 어떤 이유로 물리 공간 법칙은 공간 좌표가 반전 된 경우에도 입자와 반물질 파트너에 대해 동일하게 작동하는 것으로 보입니다.이 현상은 전하 패리티 대칭이라고 알려져 있지만 기존 물리 이론은이 대칭이 반드시 필요한 이유는 없다고 말합니다. 있다. 예상치 못한 대칭은 특수 필드의 존재로 설명 될 수 있습니다. 액시온을 감지하면이 필드가 존재 함을 증명하여이 미스터리를 해결할 수 있습니다.
과학자들은 유령의 중립 입자가 보통의 물질과 거의 상호 작용하지 않는다고 생각하기 때문에 기존 우주 망원경으로는 탐지하기가 어렵다고 가정했습니다. 그래서 연구자들은 응축 물질로 알려진 이상한 물질을 사용하여 지구에 더 많은 것을 시도하기로 결정했습니다.
연구자들이 수행 한 것과 같은 응축 된 물질 실험은 마주 아나 페르미온을 포함하여 잘 알려진 몇 가지 사례에서 까다로운 예측 입자를 "찾는"데 사용되었습니다. 입자는 일반적인 의미로 감지되지 않지만, 입자와 동일하게 동작하고 반응하는 물질에서 집합 진동으로 발견됩니다.
연구팀의 공동 저자 인 Johannes Gooth는 독일의 Max Planck Institute of Chemical Physics of Solids에서 물리학 자로 말했다. "이벤트가 발생하기를 기다렸다가 감지하려고 시도합니다. 이러한 고 에너지 물리학 개념을 응축 된 물질로 만드는 것의 아름다운 점 중 하나는 실제로 훨씬 더 많은 일을 할 수 있다는 것입니다."
연구팀은 전자가 질량이없는 것처럼 행동하고 서로 상호 작용하지 않으며 오른 손잡이와 왼손잡이의 두 가지 유형으로 분리되는 특수하고 이상한 물질 인 Weyl 반 금속을 연구했습니다. 오른 손잡이 또는 왼손잡이의 속성을 키랄성이라고합니다. Weyl 반 금속의 키랄성은 보존되어 있습니다. 즉, 오른쪽 및 왼쪽 전자 수가 동일합니다. 반 금속을 화씨 12도 (섭씨 -11도)로 냉각하면 전자가 상호 작용하여 스스로 결정으로 응축 될 수있었습니다.
결정체를 통과하는 진동의 파동을 포논이라고합니다. 양자 역학의 이상한 법칙에 따르면 입자도 파동으로 작용할 수 있기 때문에 전자 나 광자와 같은 일반적인 양자 입자와 동일한 특성을 갖는 특정 포논이 있습니다. Gooth와 그의 동료들은 전자 결정체에서 액시온이 예측 한 것과 같은 전기장과 자기장에 반응하는 포논을 관찰했다. 이들 준 입자는 또한 동일한 수의 오른 손잡이 및 왼손잡이 입자를 갖지 않았다. (물리학 자들은 또한 액시온이 키랄성의 보존을 깰 것이라고 예측했다.)
MIT 이론 물리학 자이자 노벨상 수상자 Frank Wilczek는 1977 년에 처음으로 액시온을 명명 한 바있다.“이러한 방정식이 너무 자연스럽고 강렬 해지면서 적어도 하나의 상황에서 자연에서 실현 될 수 있도록 격려하고있다. 우리가 우주라고 부르는 물질은 아마도 액시온을 포함하고 있습니다. " 현재 연구에 참여하지 않은 Wilczek은 Weyl semimetal과 같은 물질이 언젠가는 기본 축, 또는 우주에서 입자로 존재하는 축을 검출하기위한 일종의 "안테나"로 사용될 수 있다고 제안했다. 집단 진동이 아니라
독립적 인 고독한 입자로서 액시온을 계속 탐색하는 동안 이와 같은 실험은 질량과 같은 입자의 특성에 대한 한계와 추정치를 제공함으로써보다 전통적인 탐지 실험에 도움이됩니다. 이것은 다른 실험자들에게이 입자들을 어디에서 찾을 지에 대한 더 나은 아이디어를 제공합니다. 또한 입자의 존재가 가능하다는 것을 강력하게 보여줍니다.
Gooth는“이론은 먼저 수학적 개념이다. "이 응축 물질 물리학 실험의 장점은 이런 종류의 수학이 자연에 존재한다는 것을 보여줄 수 있다는 것입니다."
