Dans une nouvelle étude du mouvement des axions, les chercheurs proposent un scénario connu sous le nom de «désalignement cinétique» qui renforce considérablement le cas de l’équivalence axion / matière noire. Le nouveau principle répond à des concerns clés liées aux origines de la matière noire et offre de nouvelles voies pour les initiatives de détection en cours. Ces travaux, publiés dans Bodily Assessment Letters, ont été menés par des chercheurs de l’Institute for Superior Review, de l’Université du Michigan et de UC Berkeley.

L’existence de matière noire a été confirmée par plusieurs observations indépendantes, mais sa véritable identité reste un mystère. Selon cette étude, la vitesse des axions fournit un aperçu clé du puzzle de la matière noire. Les endeavours de recherche antérieurs ont réussi à expliquer l’abondance de matière noire dans l’univers cependant, certains facteurs, comme la sous-output d’axions avec des interactions plus fortes avec la matière ordinaire, sont restés inexplorés.

De nouveaux résultats de recherche de l'IAS, de l'Université du Michigan et de l'UC Berkeley

En attribuant une vitesse initiale non nulle au champ d’axions, l’équipe a découvert un mécanisme – appelé désalignement cinétique – produisant beaucoup plus d’axions dans l’univers primitif que les mécanismes conventionnels. Le mouvement, généré par la rupture de la symétrie de décalage de l’axion, modifie de manière significative le calcul conventionnel de l’abondance de matière noire de l’axion. De plus, ces dynamiques permettent à la matière noire d’axion de réagir in addition fortement avec la matière ordinaire, dépassant la prédiction du mécanisme de désalignement conventionnel.



« La vaste littérature sur l’axion a été construite sur l’hypothèse que le champ d’axion est initialement statique dans l’univers primitif », a déclaré Keisuke Harigaya de l’Institute for Highly developed Analyze. « Au lieu de cela, nous avons découvert que le champ d’axions peut être initialement dynamique en conséquence des théories de la gravité quantique avec des axions. »

Deux membres de l’équipe de recherche, Keisuke Harigaya et Raymond Co, ont précédemment exploré le idea de dynamique axionale dans l’étude « Axiogenesis », qui expliquait comment l’excès de matière sur l’antimatière pouvait être dû à une vitesse initiale non nulle du champ d’axes QCD. Cette étude a également fourni un cadre pour générer de nouvelles views sur les issues entourant la matière noire.

« Ce nouveau mécanisme de désalignement cinétique prédit un axion avec une power d’interaction as well as grande et peut être découvert lors de recherches expérimentales planifiées », a déclaré Raymond Co de l’Université du Michigan. « Notre découverte de nouvelles dynamiques axionales ouvre ainsi des voies de recherche inexplorées pour la physique et la cosmologie théoriques et expérimentales des particules. »

À ce jour, l’axion s’est avéré incroyablement polyvalent. La particule a été initialement proposée pour résoudre le mystère de la raison pour laquelle les neutrons n’interagissent pas avec un champ électrique malgré la charge des constituants. L’ancien professeur de l’IAS, Frank Wilczek, qui a inventé le terme axion, a publié ses résultats historiques en 1978 dans Physical Assessment Letters alors qu’il était membre de l’école des sciences naturelles de l’Institut d’études avancées.