Des scientifiques de l’Université de Durham et du Kings College de Londres ont présenté un examen théorique dans une nouvelle étude soutenant fortement la recherche de la matière noire axion.
L’identité de la matière noire, qui constitue 85% de la matière de l’univers, est l’une des grandes questions sans réponse de la physique des particules.
Les scientifiques connaissent son existence en raison de ses effets d’attraction gravitationnelle sur les étoiles et les galaxies, mais le type de particule qu’elle représente reste un mystère.
Les chercheurs ont analysé comment les axions peuvent être décrits mathématiquement et ont présenté leur relation avec les symétries fondamentales du modèle standard de la physique des particules.
L’axion explique pourquoi l’interaction forte – la force qui lie les quarks des protons et des neutrons – obéit à une symétrie d’inversion du temps. Cela signifie qu’au niveau subatomique, les processus causés par l’interaction forte auraient la même apparence si la direction du temps était inversée.
La raison pour laquelle l’interaction forte obéit à la symétrie d’inversion du temps est encore inconnue. L’axion est une solution populaire à ce mystère.
Axion dark matter behave more like a field covering the universe than like individual particles. In the early universe, the value of the axion field begins to oscillate back and forth. The energy stored in these oscillations is axion dark matter.
It is known that dark matter of any kind can only interact very weakly with light, or else it would have been seen by scientists already. Axion dark matter interacts with light very weakly, but by looking closely at telescope observations the researchers might be able to see signs of this interaction.
For example, a photon (a particle of light) traveling through a magnetic field would have a small probability of turning into an axion. This process would cause unusual features in telescope observations of galaxies shining through magnetic fields.
The full analysis of the study was published in Science Advances. A companion review paper – “Axion Dark Matter: How to see it?” by Yannis Semertzidis and SungWoo Youn – shows how the axion could be detected in the lab soon.
Study co-author, Dr. Francesca Chadha-Day, said: “It is a very exciting time to be an axion physicist. Nobody yet knows the identity of dark matter. By searching for different possibilities, such as the axion, we hope to one day solve this mystery.”
The researchers hope that this review will increase interest and understanding of axion physics within the broader community of physicists and scientists.
References:
“Axion dark matter: What it is and why now?” by Francesca Chadha-Day, John Ellis and David Marsh, 23 February 2022, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.abj3618
“Axion dark matter: How to see it?” by Yannis K. Semertzidis and SungWoo Youn, 23 February 2022, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.abm9928
