轴子

轴子（axion）是一种假想的亚原子粒子，大约是1970年代为了解决CP守恒问题所提出的一个假想粒子，1977年的皮塞-奎恩理论（英语：Peccei–Quinn theory）（Peccei–Quinn theory）首先提到这个概念。目前意大利国立核子物理研究所（意大利语：Istituto nazionale di fisica nucleare）（Istituto Nazionale di Fisica Nucleare）的PVLAS探测器（英语：PVLAS）正在不停努力的寻找它。

性质

理论预测轴子的质量极微小，只有10⁻⁶到10⁻²eV（电子的五千亿分之一到五千万分之一），而且电荷和自旋都是零。轴子曾被认为是暗物质的组成部分之一，但近年来一些学者却将轴子从暗物质粒子的候选者中排除了。^[1]^[2]。在强电统一范畴内，也已经将其排除掉（因质量差一个数量级，不吻合，必须在精细结构的能标下排除轴子）。

探测

目前探轴子的方法有两种。其中一种是利用意大利的PVLAS探测器，其原理是用一束线偏振的激光照射到一个具有强磁场的真空中，然后观测激光穿越磁场后的偏振变化。^[3]而且已经探到10^-12 rad的变化，但有可能只是仪器本身的问题。^[3]另一种方法是每当十月左右类星体 3C 279与太阳和地球排成一直线的时候，3C 279发出的光子通过太阳，而这些光子可能会被太阳的磁场转成轴子，并且又变回光子，而探测这些光子可以帮助我们了解轴子的是否存在^[4]。

2014年英国与2023年台湾的新发现

在英国莱斯特大学的研究小组利用欧洲航天局 X射线天文台和XMM-牛顿天文台整个数据库的研究中的发现了直接检测到暗物质的潜在暗示。在X射线背景即移除了明亮X射线光源后的天空中发现了一个季节性信号，与轴子的理论预测相一致。轴子可能产生于太阳核心，在地球磁场作用下转化为X射线，据预测通过磁场朝太阳方向观察时，轴子产生的X射线信号将最强烈，这与观测相吻合。^[5] X射线的波长为90皮米，由轴子转换而来的概率是50%，表征为轴子光子处在量子力学的混合态,这是在阿秒物理的前提下,由费米黄金定律所推得的理论数值(2023).台湾研究者的这篇论文可以尽量减少之前关于轴子的争议，但并不保证轴子是暗物质的候选者。

参考文献

^ Direct detection searches for axion dark matter
^ 科学家排除轴子是暗物质粒子的候选者. [2017-05-05]. （原始内容存档于2019-06-02）.
^ ^3.0 ^3.1 存档副本. [2008-09-04]. （原始内容存档于2007-10-12）.
^ Axion-like particle imprint in cosmological very-high-energy sources
^ Sample, Ian. Dark matter may have been detected – streaming from sun’s core. www,theguardian.com. The Guardian. [16 October 2014]. （原始内容存档于2021-04-13）.

连结

[1] Direct detection searches for axion dark matter

[2] 科学家排除轴子是暗物质粒子的候选者. [2017-05-05]. （原始内容存档于2019-06-02）.

[sciscape-3] 3.0 ^3.1 存档副本. [2008-09-04]. （原始内容存档于2007-10-12）.

[4] Axion-like particle imprint in cosmological very-high-energy sources

[5] Sample, Ian. Dark matter may have been detected – streaming from sun’s core. www,theguardian.com. The Guardian. [16 October 2014]. （原始内容存档于2021-04-13）.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]