Θεωρίες φυσικής

Γαλαξιακός πυρήνας δίνει κάποια ένδειξη για σωματίδια σαν τα αξιόνια

“Σωματίδια παρόμοια με τα αξιόνια έχουν ένα ενδιαφέρον διότι παρουσιάζονται τακτικά όταν οι επιστήμονες μελετούν τη θεωρία χορδών. Εξετάζοντας τις ιδιότητες τους, ελπίζουν να μάθουν κάποια πράγματα για τη θεωρία χορδών, ή για κάποια άλλη ενοποιημένη θεωρία της φυσικής. Από κοσμολογική άποψη, τα σωματίδια παρόμοια με τα αξιόνια έχουν ενδιαφέρον, διότι θα μπορούσαν να συνδεθούν με την σκοτεινή ενέργεια,” λέει ο Clare Burrage. Ωστόσο, η κύρια δυσκολία σε αυτή τη μελέτη αυτών των σωματιδίων, είναι το γεγονός ότι θα πρέπει να αποδειχθεί η ύπαρξή τους – σαν και τα ξαδέλφια τους τα αξιόνια.

Share

"Σωματίδια παρόμοια με τα αξιόνια έχουν ένα ενδιαφέρον διότι παρουσιάζονται τακτικά όταν οι επιστήμονες μελετούν τη θεωρία χορδών. Εξετάζοντας τις ιδιότητες τους, ελπίζουν να μάθουν κάποια πράγματα για τη θεωρία χορδών, ή για κάποια άλλη ενοποιημένη θεωρία της φυσικής. Από κοσμολογική άποψη, τα σωματίδια παρόμοια με τα αξιόνια έχουν ενδιαφέρον, διότι θα μπορούσαν να συνδεθούν με την σκοτεινή ενέργεια," λέει η Clare Burrage. Ωστόσο, η κύρια δυσκολία σε αυτή τη μελέτη αυτών των σωματιδίων, είναι το γεγονός ότι θα πρέπει να αποδειχθεί η ύπαρξή τους – σαν και τα ξαδέλφια τους τα αξιόνια.

Η Burrage δουλεύει στον επιταχυντή DESY στο Αμβούργο. Πιστεύει ότι θα μπορούσε να έχει βρεθεί κάποια κοσμολογική απόδειξη για αυτά τα σωματίδια . Μαζί με την Anne-Christine Davis του Κέμπριτζ και τον Douglas Shaw του Πανεπιστημίου Queen Mary του Λονδίνου, η Burrage έχει μελετήσει τις σχέσεις της  φωτεινότητας στους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες. Η ομάδα αυτή πιστεύει ότι τα αποτελέσματά τους προσφέρουν μια καλή υπόθεση για την ύπαρξη των σωματιδίων σαν τα αξιόνια, τα οποία θεωρούνται πως έχουν χαμηλό βάρος και ασθενείς αλληλεπιδράσεις.

Η εργασία τους είναι διαθέσιμη στο Physical Review Letters με τίτλο : "Active Galactic Nuclei Shed Light on Axionlike Particles”.

"Για μεγάλο χρονικό διάστημα, θεωρείτο ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ένα μαγνητικό πεδίο για να αλλάξει τα φωτόνια σε σωματίδια σαν τα αξιόνια. Είναι πιθανό να ψάξουμε για τα σωματίδια αυτά στο εργαστήριο, ενώ είναι επίσης δυνατό να τα παρατηρήσουμε και μέσω της αστρονομίας. Ψάχνουμε για τα σωματίδια αυτά στην αστρονομία, αρχικά συγκρίνοντας τις παρατηρήσεις των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων με αυτές τις επιπτώσεις που αναμένουμε να οφείλονται στην παρουσία των όμοιων με τα αξιόνια σωματίδια”.

Οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες είναι συμπαγείς περιοχές στα κέντρα των γαλαξιών. Οι πυρήνες χαρακτηρίζονται από πιο υψηλή από την κανονική φωτεινότητα. Η χρήση των γαλαξιακών κέντρων σαν αναφορά είναι εδώ και καιρό μια καλή πρακτική, όταν ανακαλύπτουμε μακρινά αντικείμενα και προσδιορίζουμε την κοσμική εξέλιξη. Η Burrage και οι συνάδελφοι της δείχνουν ότι οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες φαίνονται ασθενέστεροι από ότι πρέπει να είναι, λόγω της παρουσίας αυτών των σωματιδίων.

"Έχουμε δει στο παρελθόν ότι αν τα φωτόνια περνούν από ένα μαγνητικό πεδίο, σαν αυτά κοντά στους γαλαξιακούς πυρήνες, και μετατρέπονται σε σωματίδια σαν τα αξιόνια, θα μειωθεί το φως," εξηγεί η ίδια. "Θα  δείτε ένα πολύ πιο εξασθενημένο αντικείμενο από ότι θα περιμένατε. Κι αυτό τελικά βλέπουμε μελετώντας με ακρίβεια τις μετρήσεις. "

Η Burrage επισημαίνει ότι, ενώ τα αποτελέσματα αυτών των δεδομένων είναι ενθαρρυντικά, όμως δεν είναι και πειστικό. "Το πρόβλημα με την αστρονομία είναι ότι δεν μπορείτε να βγείτε έξω και να ερευνήσετε τον Γαλαξία," λέει. "Υπάρχουν πολλά στη φυσική που δεν καταλαβαίνουμε. Θα μπορούσε να υπάρχει κι άλλη εξήγηση που να μιμείται τα αποτελέσματα που αναζητούμε. Πρέπει να τα δούμε αυτά στο εργαστήριο, αν θέλουμε να υποστηρίξουμε τον ισχυρισμό μας ότι έχουμε να κάνουμε με σωματίδια σαν τα αξιόνια. "

Εν τω μεταξύ διεξάγονται πειράματα σε πολλά εργαστήρια, που προσπαθούν να διαπιστώσουν αν τα σωματίδια σαν τα αξιόνια υπάρχουν πραγματικά. Ένα τέτοιο συμβαίνει στο CERN, και γι αυτό το πείραμα η Burrage ενδιαφέρεται αρκετά.  "Οι πειραματιστές στο CERN χρησιμοποιούν το λεγόμενο Axion Solar Telescope," λέει. "Υπάρχει ένα κάλυμμα στο τέλος ενός τηλεσκοπίου που στοχεύει στον ήλιο, και που εμποδίζει να εισέλθουν τα φωτόνια. Τα σωματίδια όμως σαν τα αξιόνια, θα περάσουν μέσα από το κάλυμμα. Στη συνέχεια, ένα μαγνητικό πεδίο βρίσκεται μέσα στο τηλεσκόπιο, αλλάζοντας έτσι αυτά τα  σωματίδια σε φωτόνια. Αν μπορέσουμε να δούμε φως, ακόμα και με το κάλυμμα, θα ήταν ένας καλός δείκτης για την ύπαρξη αυτών των σωματιδίων. "Άλλα παρόμοια πειράματα γίνονται στο Εργαστήριο Fermi και στο γερμανικό DESY, και περιλαμβάνουν μία παρόμοια διαδικασία που θα μπορούσε να οδηγήσει στην εμφάνιση φωτός "που να διέρχεται μέσα από ένα χοντρό εμπόδιο.

Επί του παρόντος, όμως, η Burrage και οι συνάδελφοί της ενδιαφέρονται για την εξέταση της εξασθένισης του φωτός σε άλλα αστρονομικά αντικείμενα. "Μας ενδιαφέρουν τα εργαστηριακά αποτελέσματα των πειραμάτων με τέτοια σωματίδια, αλλά εμείς δεν συμμετέχουμε. Αντίθετα, ψάχνουμε να δούμε αν  επηρεάζονται άλλα είδη αστρονομικών αντικειμένων, όπως κάνουν οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες. Εάν αυτά τα αποτελέσματα είν
αι ορατά σε παρατηρήσεις κι άλλων αντικειμένων, τότε η ύπαρξη αυτών των  σωματιδίων ενισχύεται. "

Ο Κωνσταντίνος Ζιούτας, υπεύθυνος επικοινωνίας για το Axion Solar Telescope του CERN από το Πανεπιστήμιο της Πάτρας, πιστεύει ότι μπορούμε να ψάξουμε στη Γη για να βρούμε αυτά τα σωματίδια. Κάτι που θα μας αποκαλύψει μάλλον μια νέα φυσική.

Πηγή: PhysOrg

About the author

physics4u

Leave a Comment

Share