À la recherche de l’axion, un composant proposé de la matière noire


IAC participe à l'expérience DALI et recherche Axion, le composant proposé de la matière noire

Les encadrés montrent comment les filaments et les superagrégats de galaxies se développent au fil du temps, des milliards d’années après le Big Bang aux structures actuelles. Crédit: Changement de travail par CXC / MPE / V. Springel

La découverte de l’axion marquerait un épisode clé de l’histoire de la science. Cette particule hypothétique pourrait résoudre simultanément deux problèmes fondamentaux de la moderne: le problème de la charge et de la parité dans l’interaction forte et le mystère de la . Malgré le grand intérêt scientifique pour la trouver, la recherche à des fréquences élevées – au-dessus de 6 GHz – a été presque négligée en raison du manque de technologie hautement sensible qui pourrait être construite à un coût raisonnable. Jusqu’ici.

L’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) participera à une collaboration internationale pour développer l’expérience DALI (Dark Photons & Axion-Like Particles Interferometer), un télescope astroparticulaire pour la matière paraphotons dans la bande 6 à 60 GHz. Le prototype, preuve de concept, est actuellement en phase de conception et de fabrication de l’IAC. Le livre blanc décrivant l’expérience a été accepté pour publication dans le Journal de cosmologie et de physique des astroparticules ((JCAP).

Théoriquement prédit dans les années 1970, l’axion est une particule hypothétique de faible masse qui interagit faiblement avec des particules standard telles que les nucléons et les électrons, ainsi qu’avec les photons. Ces interactions proposées seront étudiées pour tenter de capturer l’Axion avec différents types d’instruments. Une technique prometteuse consiste à étudier l’interaction des axions avec les photons standards.

« Les axions se mélangent aux photons sous l’action d’un fort champ magnétique externe, comme ceux générés par les aimants supraconducteurs dans les détecteurs de particules ou pour le diagnostic médical par résonance magnétique, et génèrent un faible signal radio ou micro-ondes. Ce signal existe depuis la fin des années 1980 Des années de recherche dans une multitude d’expériences, et ce n’est que le signal que nous voulons maintenant détecter avec DALI, bien qu’il s’agisse d’une nouvelle gamme de paramètres presque inexplorée qui sera disponible pour la première fois grâce à cette expérience, »explique Javier De Miguel, chercheur à l’IAC et auteur principal de l’étude.

Les premiers détecteurs d’axions, fabriqués dans les années 1980 et 1990, utilisaient une cavité résonnante à l’intérieur d’un super aimant qui amplifiait le faible signal micro-ondes prédit par l’axion et tentait de l’amener dans une plage de puissance détectable par des instruments scientifiques. Malheureusement, la taille de la cavité est inversement proportionnelle à la fréquence d’échantillonnage, et pour l’Axion les cavités étaient trop petites pour être faites pour des fréquences supérieures à environ 6 GHz.

Pour cette raison, la nouvelle expérience rassemble les techniques les plus prometteuses de balayage à haute fréquence et l’enveloppe dans une conception pratique qui ajoute également la capacité des détecteurs d’astroparticules pour la matière noire axionique. De cette manière, DALI comprend un puissant aimant supraconducteur, un détecteur d’axions avec un nouveau résonateur pour révéler le signal faible causé par les axions, et une monture altazimutale qui peut être utilisée pour rechercher des objets et des régions dans le ciel à la recherche de matière noire.

De cette manière, DALI pourrait aider à détecter l’axion, une particule pseudoscalaire de nature similaire à celle du boson de Higgs découvert au CERN en 2012, et un candidat prometteur pour la matière noire. La matière noire est une composante fondamentale de l’univers qui interagit très faiblement avec la matière ordinaire et est donc très difficile à voir directement, mais dont la découverte nous permettrait d’expliquer les courbes de rotation des galaxies spirales et pourquoi la formation de la structure dans l’univers a changé ci-dessous d’autres développés comme avant.


Une nouvelle recherche de matière noire axion exclut les prédictions numériques précédentes


Plus d’information:
Javier De Miguel, Un télescope de la matière noire examinant la bande de 6 à 60 GHz, Journal de cosmologie et de physique des astroparticules (2021). DOI: 10.1088 / 1475-7516 / 2021/04/075

Fourni par l’Instituto de Astrofísica de Canarias

Citation: L’expérience DALI: À la recherche de l’axion, un de matière noire (30 avril 2021) a été trouvé le 1er mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-dali-axion- component- dark.html récupéré

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