На сайте Phys.org размещена интересная публикация "Searching for new particle: Discovering axions could help answer one of the most puzzling questions in physics".

Одной из самых громких загадок современной физики является то, что ученые называют «сильной CP проблемой». Вытекающая из загадочного явления, состоящего в том, что нейтроны не взаимодействуют с электрическими полями, несмотря на то, что они состоят из кварков — меньших фундаментальных частиц, несущих электрические заряды, — сильная CP проблема ставит под сомнение Стандартную модель физики или набор теорий, которые ученые изучали? используя для объяснения законов природы в течение многих лет.

Группа ученых открыла новый способ поиска аксионов - гипотетических частиц, которые могут помочь решить эту загадку. Эта новая стратегия открывает ранее неизведанные возможности обнаружения аксионов в экспериментах на коллайдерах частиц.

Ученые добились огромных успехов в прошлом столетии в обнаружении элементарных частиц с помощью установленных теоретических основ. Таким образом, крайне загадочно, почему нейтроны не взаимодействуют с электрическими полями, потому что в известной теории такое взаимодействие ожидается. Если будет открыт аксион, это будет большим шагом вперед в фундаментальном понимании структуры природы.

Одним из основных средств изучения субатомных частиц и потенциального открытия новых являются эксперименты на коллайдерах. По сути, ученые заставляют пучки частиц сталкиваться, и когда они сталкиваются друг с другом, энергия, которую они производят, создает другие частицы, которые проходят через детектор, что позволяет исследователям анализировать их свойства.

Предложенный метод включает измерение продукта «распада» — или того, что происходит, когда нестабильная тяжелая частица превращается в несколько более легких частиц — гипотетического аксиона в два мюона. Это известные частиц, которые по сути являются более тяжелой версией электрона. Работая в обратном направлении от треков мюонов в детекторе, чтобы реконструировать такие распады, исследователи полагают, что у них есть шанс определить местонахождение аксиона и доказать его существование.

Благодаря этому исследованию мы расширяем возможности поиска частицы аксиона. Люди никогда раньше не использовали распад аксиона на мюоны как способ поиска аксионной частицы в экспериментах с нейтрино или коллайдером. Это исследование открывает новые возможности, чтобы проложить путь для будущих усилий в этой области.

Изучение частиц планируется проводить на ускорительной технике в Фермилабе. Исследователи планируют использовать экспериментальные результаты для дальнейшего уточнения своих теоретических расчетов скорости производства аксионов в будущем.

Ссылка на статью в свободном доступе: R. Acciarri et al. First Constraints on Heavy QCD Axions with a Liquid Argon Time Projection Chamber Using the ArgoNeuT Experiment, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221802