25 mei 2022

Nee, géén axionen waargenomen door het wereldwijde GNOME netwerk

Eén van de GNOME detectoren, welke in Mainz in Duitsland staat. Credit: Hector Masia Roig

Een recente poging door het ‘Global Network of Optical Magnetometers for Exotic Physics Searches‘ (GNOME)[1]Ik had het negen jaar geleden al een keertje over dat GNOME project. om met zeer gevoelige magnetometers verspreid over de hele wereld axionen waar te nemen, dat zijn hypothetische lichte deeltjes die kandidaat-donkere materie zijn, heeft geen resultaten opgeleverd. Nou ja, een null-result telt in de wetenschap wel mee, maar meer in de zin dat het leidt tot nieuwe restricties van hoe zwaar die deeltjes dan kunnen zijn. Het experiment draait zoals gezegd om axionen, eigenlijk om wat ze axion-like particles noemen, afgekort ALP’s. Het zijn extreem lichte bosonachtige deeltjes, die in de jaren zeventig werden bedacht om een verklaring te geven voor het sterke CP probleem [2]Het axion is een zogenaamd scalair boson (spin 0), dat neutraal is (lading 0) en dat zeer licht is (≈0,0005 eV). Het bestaan van het axion volgt uit de Peccei-Quinn theorie uit 1977, welke een … Lees verder. In theorie kunnen axionen beschouwd worden als een klassiek veld (zoals het elektromagnetische veld), dat met een bepaalde frekwentie oscilleert. Dat betekent dat axionen patronen en structuren kunnen vormen en dat betekent op haar beurt weer dat de axionen in de ruimte verschillende gebieden kunnen vormen, die gescheiden zijn door ‘domeinmuren’. Die domeinmuren (ook wel ’toplogische defecten’ genoemd, het beestje moet een naam hebben) zouden groter dan de aarde moeten zijn, maar kleiner dan een sterrenstelsel. Als de aarde door zo’n domeinmuur zou bewegen dan zou dat in theorie door GNOME moeten worden gedetecteerd, waarbij zo’n passage zou leiden tot een kleine wijziging in het magnetisch veld van de atomen in de GNOME detectoren, die met laserlicht continu in de gaten worden gehouden. In de figuur hieronder zie je hoe zo’n domeinmuur op de aarde afkomt en waar de detectoren staan om dat waar te nemen.

Credit: Hector Masia Roig

Voor het onderzoek deden negen van de 14 GNOME detectoren mee (zie de afbeelding) en keek men gedurende enkele maanden naar axionen in het massabereik tussen 1 femtoelectronvolt (feV) en enkele honderduizenden feV, zéér lichte deeltjes dus [3]een ‘femto’ betekent 10^-15.. Dát onderzoek leverde dus niets op, géén axionen in dat bereik. Hier het vakartikel over het onderzoek, verschenen in Nature Physics. Bron: Universiteit van Mainz.

References

References
1 Ik had het negen jaar geleden al een keertje over dat GNOME project.
2 Het axion is een zogenaamd scalair boson (spin 0), dat neutraal is (lading 0) en dat zeer licht is (≈0,0005 eV). Het bestaan van het axion volgt uit de Peccei-Quinn theorie uit 1977, welke een oplossing biedt voor het ‘sterke CP probleem’ (CP=charge parity) uit de quantum chromodynamica (QCD), de theorie achter de sterke wisselwerking. Het axion is vrij stabiel en het reageert zeer zwak met de rest van de elementaire deeltjes uit het Standaard Model. Axionen zouden tijdens de oerknal gevormd kunnen zijn en na de afkoeling als gevolg van de uitdijing van het heelal zouden ze verenigd zijn in een zogenaamd Bose-Einstein condensaat, welke het gehele heelal zou vullen. Daarmee zouden axionen ‘koude’ donkere materie vormen, koud in de zin van langzaam bewegend.
3 een ‘femto’ betekent 10^-15.

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.