Nowatorską metodę poszukiwania aksjonów i cząstek aksjonopodobnych przy użyciu akceleratorów cząstek opracowali naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Ich badania przyczynią się do zrozumienia, czym jest ciemna materia.
Eksperyment, który opisano w prestiżowym czasopiśmie Physical Review X, został przeprowadzony przez grupę JEDI (Juelich Electric Dipole moment Investigations) przy użyciu synchrotronu COSY w Forschungszentrum Juelich w Niemczech. W projekcie wzięli udział badacze Zakładu Fizyki Hadronów na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Aksjony, pierwotnie zaproponowane w celu rozwiązania tzw. problemu CP w oddziaływaniach silnych, okazały się obiecującymi kandydatami na składniki ciemnej materii. Zaproponowana metoda ich poszukiwania opiera się na założeniu, że cząstki ciemnej materii indukują oscylacje spinu nukleonów z częstotliwością zależną od ich masy.
Eksperyment polegał na dokładnych obserwacjach polaryzacji wiązki deueronów w akceleratorze. Wektory spinów ulegały precesji w obecności pól magnetycznych. Dostrajając częstotliwość precesji spinu, dążyliśmy do znalezienia rezonansu z częstotliwością indukowaną przez pole aksjonowe. Wykorzystanie akceleratora cząstek przyniosło znaczną korzyść, ponieważ relatywistyczny pęd cząstek spowodował zwiększenie czułości w porównaniu z eksperymentami przeprowadzonymi z cząstkami w spoczynku – wyjaśnia prof. Andrzej Magiera z UJ.
Chociaż w eksperymencie nie zaobserwowano sygnałów rezonansowych wskazujących na obecność aksjonów, badanie z powodzeniem ustaliło nowe ograniczenia na stałe sprzężenia oddziaływania aksjonów lub cząstek aksjonopodobnych ze zwykłą materią. Badania przecierają nowe ścieżki w poszukiwaniu aksjonów i zrozumieniu, czym jest ciemna materia.
Łukasz Wspaniały, źródło: UJ