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24 noviembre 2014 1 24 /11 /noviembre /2014 21:17

The axion is a hypothetical elementary particle postulated by the Peccei–Quinn theory in 1977 to resolve the strong CP problem in quantum chromodynamics (QCD). If axions exist and have low mass within a specific range, they are of interest as a possible component of cold dark matter.

http://www.phys.ufl.edu/research/Axions2010/images/poster.jpg

 

Nuevos datos sobre la naturaleza de la materia oscura

 

Investigadores de la Universidad de Granada han puesto límites a las propiedades de una de las partículas candidatas a materia oscura: los axiones. El avance se suma a los esfuerzos internacionales para esclarecer la misteriosa materia oscura, que por sus efectos gravitatorios,se sabe constituye más del 80% de la masa del universo.

Una investigación realizada por científicos de la Universidad de Granada (UGR) puede contribuir a determinar la naturaleza de la materia oscura, uno de los mayores misterios de la Física que, como es sabido por sus efectos gravitatorios, constituye más del 80% de la masa del universo.

En un artículo publicado en Physical Review Letters, Adrián Ayala y su directora de tesis Inmaculada Domínguez, ambos pertenecientes al grupo FQM-292 Evolución Estelar y Nucleosíntesis de la UGR, han logrado poner límites a las propiedades de una de las partículas candidatas a materia oscura: los axiones

 

 

En este trabajo también han participado Maurizio Giannotti (Universidad de Barry, EE UU), Alessandro Mirizzi (Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY, Alemania) y Oscar Straniero (Instituto Nacional de Astrofísica, INAF-Observatorio Astronómico de Teramo, Italia). Esta investigación es una muestra de la cada vez más intensa colaboración entre físicos de partículas y astrofísicos, que da lugar a una ciencia relativamente nueva: la denominada 'física de astropartículas'.

Los científicos han utilizado las estrellas como laboratorios de física de partículas: a las altas temperaturas del interior estelar, los fotones pueden convertirse en axiones que escapan al exterior, llevándose energía.

“Esta pérdida de energía puede tener consecuencias, observables o no, en algunas fases de la evolución estelar”, explica Adrián Ayala. “En nuestro trabajo, hemos realizado simulaciones numéricas (por ordenador) de la evolución de una estrella, desde su nacimiento hasta que agota en su interior el hidrógeno y posteriormente el helio, incluyendo los procesos de producción de axiones”.

Los resultados indican que la emisión de axiones puede disminuir significativamente el tiempo de la combustión central de helio, la llamada fase HB (Horizontal Branch): la energía que se llevan los axiones se compensa con energía procedente de la combustión nuclear, consumiéndose el helio más rápidamente.

“Basándonos en esta influencia sobre los tiempos característicos de evolución, podemos acotar la emisión de axiones, ya que una emisión alta implica una fase HB rápida, disminuyendo la probabilidad de observar estrellas en esta fase”, afirma Inmaculada Dominguez.

Tasa máxima de emisión de axiones

La alta calidad de las observaciones recientes de cúmulos globulares permite contrastar los resultados de las simulaciones numéricas realizadas en este trabajo con los datos. “Comparando el número de estrellas observadas en la fase HB con el número de estrellas observadas en otra fase no afectada por los axiones, como la fase llamada RGB (Red Gian Branch), hemos estimado la tasa máxima de emisión de axiones.”

La producción de axiones depende de la constante de acoplamiento axión-fotón que caracteriza la interacción entre el axión y los fotones. “Hemos obtenido un límite máximo para esta constante que es el más restrictivo de los hallados hasta la fecha, tanto teórica como experimentalmente”, señalan los investigadores.

Los autores apuntan que la precisión en la determinación de la constante de acoplamiento por el método utilizado “depende críticamente de la precisión con que se pueda estimar el contenido de helio inicial de las estrellas del cúmulo globular”.

Si eres periodista y quieres el contacto con los investigadores, regístrate en SINC como periodista.

Zona geográfica: España

Fuente: UGRdivulga

 

 

Physical Review Letters - Volume 113 Issue 19 - APS Journals

https://journals.aps.org/prl/issues/113/19

 

 

Phys. Rev. Lett. 113, 191301 (2014) - Detecting Dark Matter ...

link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.113.191301

por J Bramante - ‎2014 - ‎Artículos relacionados

http://www.phys.ufl.edu/research/Axions2010/

The Resonantly Enhanced Axion Photon Regeneration (REAPR) experiment will search for new axion-like scalar particles with ultraweak couplings to photons. These particles, also known as pseudo-Nambu-Goldstone bosons, are predicted in generic string theory models, and observations of astrophysical gamma rays already hint at their existence. REAPR is a photon-axion oscillation experiment. An intense laser beam is sent into a strong magnetic field generated by accelerator magnets, where laser photons can slowly convert into new, weakly-interacting axions. The vast majority of laser photons do not convert, and a beam blocker is placed after the magnets to stop the photon beam. However, a tiny stream of newly created axions can pass through the beam blocker. To detect the axion beam, a second magnetic field is used to convert it back into a beam of photons. The regenerated photons which have apparently gone right through the blocker can be counted with quantum-limited, low noise photon detectors.  To enhance the conversion and regeneration rates, a pair of Fabry-Perot optical cavities are placed around the axion generation magnet and the photon regeneration magnet. The first cavity serves two purposes -- to recycle the initial photon beam by passing it back and forth through the magnetic field many times, and to shape the spatial profile of the beam. For low axion mass, the generated axion beam inherits the spatial profile of the initial photon beam. The length of the second cavity as well as the curvature of its mirrors are matched to the incoming axion beam, and so regenerated photons can be efficiently trapped in this cavity, and the standing wave amplitude of trapped photons builds up coherently. The combination of beam recycling and coherent trapping results in large enhancement factors (approaching ten billion) to the detection rate of regenerated photons. The process can be alternatively viewed as the measurement of the spring constant of an ultraweak spring connecting two high-Q oscillators. If the oscillators are tuned to have the same resonant frequency, then power injected into one oscillator can more efficiently leak into the other oscillator.  With the combination of resonant enhancement of the conversion rate, and long strings of accelerator magnets, REAPR will be the most sensitive laser axion search ever conducted, and probe physics at the 10^11 GeV scale. ........................ Projects: GammeV Resonantly Enhance Axion Photon Regeneration (GammeV - ReapR)
The Resonantly Enhanced Axion Photon Regeneration (REAPR) experiment will search for new axion-like scalar particles with ultraweak couplings to photons. These particles, also known as pseudo-Nambu-Goldstone bosons, are predicted in generic string theory models, and observations of astrophysical gamma rays already hint at their existence. REAPR is a photon-axion oscillation experiment. An intense laser beam is sent into a strong magnetic field generated by accelerator magnets, where laser photons can slowly convert into new, weakly-interacting axions. The vast majority of laser photons do not convert, and a beam blocker is placed after the magnets to stop the photon beam. However, a tiny stream of newly created axions can pass through the beam blocker. To detect the axion beam, a second magnetic field is used to convert it back into a beam of photons. The regenerated photons which have apparently gone right through the blocker can be counted with quantum-limited, low noise photon detectors. To enhance the conversion and regeneration rates, a pair of Fabry-Perot optical cavities are placed around the axion generation magnet and the photon regeneration magnet. The first cavity serves two purposes -- to recycle the initial photon beam by passing it back and forth through the magnetic field many times, and to shape the spatial profile of the beam. For low axion mass, the generated axion beam inherits the spatial profile of the initial photon beam. The length of the second cavity as well as the curvature of its mirrors are matched to the incoming axion beam, and so regenerated photons can be efficiently trapped in this cavity, and the standing wave amplitude of trapped photons builds up coherently. The combination of beam recycling and coherent trapping results in large enhancement factors (approaching ten billion) to the detection rate of regenerated photons. The process can be alternatively viewed as the measurement of the spring constant of an ultraweak spring connecting two high-Q oscillators. If the oscillators are tuned to have the same resonant frequency, then power injected into one oscillator can more efficiently leak into the other oscillator. With the combination of resonant enhancement of the conversion rate, and long strings of accelerator magnets, REAPR will be the most sensitive laser axion search ever conducted, and probe physics at the 10^11 GeV scale. ........................ Projects: GammeV Resonantly Enhance Axion Photon Regeneration (GammeV - ReapR)
PDF]Photon-axion conversion in intergalactic magnetic fields and ...

wwwth.mpp.mpg.de/members/raffelt/.../200604.pdf

por A Mirizzi - ‎Mencionado por 37 - ‎Artículos relacionados

Hacia la naturaleza de la Materia Oscura: nuevos límites a las propiedades de los axiones

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Published by Malcolm Allison H malcolm.mallison@gmail.com - en CIENCIAS del ESPACIO

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  • Biólogo desde hace más de treinta años, desde la época en que aún los biólogos no eran empleados de los abogados ambientalistas. Actualmente preocupado …alarmado en realidad, por el LESIVO TRATADO DE(DES)INTEGRACIÓN ENERGÉTICA CON BRASIL
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