Axions

الأكسيونات (Axions) هي جسيمات أولية افتراضي والتي ، في حالة وجودها ، سوف تزيل مشكلة استثناء من قاعدة تتضمن ما يُعرف باسم تناظر CP والتناظر CP هو خاصية لقوانين الفيزياء التي تنص على أنه إذا قمت بعكس شحنة الجسيم وصورته المرآة ، فإن قوانين الفيزياء سوف تظل قائمة.

ومع ذلك ، هناك استثناء واحد لهذه القاعدة ، والمعروف باسم مشكلة CP القوية وتنشأ مشكلة الشحنة القوية من نظرية الديناميكا اللونية الكمومية (QCD) ، التي تصف القوة الشديدة ، وهي إحدى القوى الأساسية الأربعة للطبيعة ، ويتنبأ QCD بوجود معلمة تسمى معلمة ثيتا ، والتي يمكن أن تكون إما 0 أو 180 درجة.

وإذا كانت ثيتا تساوي 0 ، فسيتم الحفاظ على تناظر CP ومع ذلك ، إذا كانت ثيتا 180 درجة ، فسيتم انتهاك تناظر CP ، وتكمن المشكلة في أنه إذا تم انتهاك التناظر CP ، فسيكون الكون مختلفًا تمامًا عما نراه وعلى سبيل المثال ، المادة في الكون لن تكون قادرة على تكوين النجوم والمجرات وهذا لأن انتهاك CP سيؤدي إلى امتلاء الكون بالمادة المضادة ، والتي من شأنها أن تبيد بالمادة وتدمر الكون.

وتم اقتراح الأكسيون كحل لمشكلة CP القوية والأكسيونات هي جسيمات لها خاصية تسمى "اقتران الأكسيون" ، وهي مقياس لمدى قوة تفاعلها مع الجسيمات الأخرى وإذا كان اقتران المحور صغيرًا جدًا ، فيمكن الحفاظ على تناظر CP حتى لو كانت ثيتا 180 درجة وبالإضافة إلى حل مشكلة CP القوية ، تعتبر الأكسيونات أيضًا مرشحًا رئيسيًا للمادة المظلمة.

والمادة المظلمة هي مادة غامضة تشكل حوالي 85٪ من المادة في الكون ولا نعرف ما هي المادة المظلمة ، لكن الأكسيونات هي احتمال جيد لأنها خفيفة جدًا وتتفاعل بشكل ضعيف وكانت هناك العديد من التجارب للبحث عن الأكسيونات وتتمثل إحدى طرق البحث عن الأكسيونات في البحث عنها في الضوء المنبعث من النجوم وتبعث النجوم طيفًا من الضوء ، وإذا وجدت المحاور ، فإنها ستتفاعل مع الضوء وتغير طيفه.

ومع ذلك ، لم يتم اكتشاف أي أكسيونات بهذه الطريقة وهناك طريقة أخرى للبحث عن الأكسيونات وهي البحث عنها في المختبر وإحدى التجارب التي يتم إجراؤها حاليًا هي تجربة أكسيون للمادة المظلمة (ADMX) و ADMX هو تجويف كبير فائق التوصيل يتم تبريده إلى درجات حرارة منخفضة للغاية وتتفاعل الأكسيونات مع التجويف وتنتج إشارة يمكن اكتشافها.

والبحث عن الأكسيونات هو جهد مستمر وهناك العديد من التجارب التي يتم إجراؤها حاليًا ، وهناك فرصة جيدة لاكتشاف الأكسيونات في المستقبل القريب وإذا تم الكشف عن الأكسيونات ، فسيكون ذلك بمثابة اختراق كبير في الفيزياء وسوف يوفر حلاً لمشكلة CP القوية وسوف يوفر أيضًا فهمًا جديدًا للمادة المظلمة.