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动力学失调-暗物质轴子起源的情况得到牵引

来自IAS、密歇根大学和加州大学伯克利分校的新研究发现。

在对轴向运动的一项新研究中,研究人员提出了一种称为动力失调的情况。这大大加强了轴子/暗物质等价的论点。这个新概念回答了有关暗物质起源的关键问题,并为正在进行的探测工作提供了新的途径。这项研究发表在《物理评论快报》上,是由密歇根大学和加州大学伯克利分校高等研究院的研究人员进行的。

暗物质的存在已经被几个独立的观测所证实,但它的真实身份仍然是个谜。根据这项研究,轴子速度为解开暗物质之谜提供了一个关键的视角。先前的研究已经成功地解释了宇宙中暗物质丰富的原因,但是某些因素,比如具有更强普通物质相互作用的轴子产生不足,仍然没有被探索。

通过给轴子场指定一个非零的初始速度,研究小组发现了一种被称为动能失调的机制,这种机制在早期宇宙中产生的轴子比传统机制多得多。这种运动,由打破轴子位移对称产生,极大地改变了轴子暗物质丰度的传统计算。此外,这些动力学允许轴子暗物质与普通物质反应更强烈,超出了传统失调机制的预测。

大量关于轴子的文献是建立在轴子场在早期宇宙中最初是静止的假设之上的。高级研究所的Keisuke Harigaya说。相反,我们发现轴子场最初可能是动态的,这是带有轴子的量子引力理论的结果。

研究小组的两名成员,Keisuke Harigaya和Raymond Co,在Axiogenesis的研究中探索了轴子动力学的概念。这解释了为什么物质超过反物质的过量可能是由于QCD轴子场的非零初始速度。这项研究还提供了一个框架,为围绕暗物质的问题提供了新的见解。

这种新的动力学失调机制预测了具有更大相互作用强度的轴子,并可能在有计划的实验搜索中被发现。密歇根大学的Raymond Co说。我们对新的轴子动力学的发现为理论和实验粒子物理学以及宇宙学开辟了新的研究途径。

到目前为止,axion已经被证明是不可思议的多功能。这种粒子最初被提出是为了解决为什么中子不与电场相互作用,尽管它的组成是带电的。1978年,创造了axion一词的国际科学院前教授弗兰克·维尔泽克在《物理评论快报》上发表了他具有里程碑意义的发现,当时他还是高级研究学院自然科学学院的成员。

参考文献:轴向动力失调机构研究作者Raymond T. Co, Lawrence J. Hall和Keisuke Harigaya,物理评论快报,2020年6月26日。

DOI: 10.1103 / PhysRevLett.124.251802

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