Investigadores de la colaboración internacional BASE en el CERN, Suiza, que está dirigida por el Laboratorio de Simetrías Fundamentales de RIKEN, han descubierto una nueva vía para buscar axiones, una partícula hipotética que es una de las candidatas a partículas de materia oscura. El grupo, que generalmente realiza mediciones de ultra alta precisión de las propiedades fundamentales de la antimateria atrapada, ha utilizado por primera vez el sistema de detección de antiprotón único superconductor ultrasensible de su avanzado experimento de trampa Penning como una antena sensible de materia oscura.
Si nuestra comprensión actual de la cosmología es correcta, la materia "visible" ordinaria solo representa el 5 por ciento del contenido total de energía del universo. Se cree que otro 26 por ciento es una sustancia misteriosa llamada "materia oscura fría". Porque esta hipótesis hipotéticaLa "materia oscura" no interactúa fuertemente con la materia ordinaria, es extremadamente difícil de detectar y, como resultado, sus propiedades microscópicas exactas aún no se han entendido. Una posibilidad es que la "materia oscura" sea un nuevo tipo de partícula, llamadaaxión. De hecho, hay una serie de programas de física global que buscan "axiones" de materia oscura o "partículas similares a axiones" utilizando tipos muy diferentes de detectores.
Si existen axiones y partículas de materia oscura ALP similares a axiones, oscilan a través de la galaxia a frecuencias características definidas por sus masas. En campos magnéticos fuertes, como los presentes en los experimentos de trampa de Penning, las partículas podrían convertirse en interacciones electromagnéticasfotones. Como un músico que golpea una cuerda de su instrumento, los ALP convertidos entonces excitarían los resonadores de detección de los detectores sensibles de partículas individuales haciendo que reverberen, permitiendo que se detecte el "sonido" de la materia oscura inducida.
Gracias a la sensibilidad ultra alta de los detectores de un solo antiprotón utilizados en el experimento BASE, los investigadores pudieron establecer nuevos límites de laboratorio en el acoplamiento de partículas y fotones similares a axiones. Aunque no se detectó ninguna señal inducida por ALP,Los límites de acoplamiento axión-fotón que se alcanzaron fueron similares a los límites derivados de las búsquedas astrofísicas y constituyen, en un rango de masa estrecho, los mejores límites de laboratorio obtenidos hasta ahora. La combinación de la trampa de Penning y los métodos de detección de partículas individuales permite ademásCalibración del nivel de ruido del detector mediante termometría cuántica de una sola partícula, un método elegante que puede proporcionar una calibración independiente del modelo de los límites de acoplamiento. Además, esta vía recién descubierta de utilizar experimentos de trampa Penning de precisión como detectores de axiones tiene el potencial de extenderse a otrostrampas y para derivar límites de acoplamiento axión-fotón en rangos de masa mucho más amplios. Según Stefan Ulmer, quien dirige el Fundamental Symmetries Laboratory, "Con un experimento construido especialmente, combinando las tecnologías ya disponibles con campos magnéticos más altos y temperaturas de detector más bajas, somos optimistas de que podremos mejorar los límites en al menos un factor de 100, y con desarrollos en curso, es posible que podamos mejorar el ancho de banda de detección actual en al menos un factor de 3000 ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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