In een nieuwe studie van axionbeweging, onderzoekers stellen een scenario voor dat bekend staat als "kinetische verkeerde uitlijning" dat de argumenten voor axion / donkere materie-equivalentie aanzienlijk versterkt. Het nieuwe concept geeft antwoord op belangrijke vragen met betrekking tot de oorsprong van donkere materie en biedt nieuwe mogelijkheden voor voortdurende detectie-inspanningen. Dit werk, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , werd uitgevoerd door onderzoekers van het Institute for Advanced Study, Universiteit van Michigan, en UC Berkeley.

Het bestaan ​​van donkere materie is bevestigd door verschillende onafhankelijke waarnemingen, maar zijn ware identiteit blijft een mysterie. Volgens deze studie is axion-snelheid biedt een belangrijk inzicht in de puzzel van donkere materie. Eerdere onderzoeksinspanningen hebben met succes de overvloed aan donkere materie in het universum verklaard; echter bepaalde factoren, zoals de onderproductie van axionen met sterkere interacties met gewone materie, onontgonnen bleef.

Door een beginsnelheid die niet gelijk is aan nul toe te kennen aan het axionveld, het team ontdekte een mechanisme - kinetische uitlijning genoemd - dat veel meer axions in het vroege universum produceerde dan conventionele mechanismen. De beweging, gegenereerd door het breken van de axionverschuivingssymmetrie, verandert de conventionele berekening van de axion-donkere materie-abundantie aanzienlijk. Aanvullend, door deze dynamiek kan axion donkere materie sterker reageren met gewone materie, die de voorspelling van het conventionele uitlijnmechanisme overtreft.

"De uitgebreide literatuur over het axion is gebaseerd op de veronderstelling dat het axionveld aanvankelijk statisch is in het vroege heelal, " verklaarde Keisuke Harigaya van het Institute for Advanced Study. "In plaats daarvan, we ontdekten dat het axionveld aanvankelijk dynamisch kan zijn als gevolg van theorieën over kwantumzwaartekracht met axions."

Twee leden van het onderzoeksteam, Keisuke Harigaya en Raymond Co, verkende eerder het concept van axiondynamica in de studie "Axiogenesis, " die verklaarde hoe de overmaat aan materie ten opzichte van antimaterie te wijten zou kunnen zijn aan een beginsnelheid van het QCD-axionveld die niet gelijk is aan nul. Deze studie bood ook een kader voor het genereren van nieuwe inzichten in de vragen rond donkere materie.

"Dit nieuwe mechanisme voor kinetische uitlijning voorspelt een axion met een grotere interactiesterkte en kan worden ontdekt in geplande experimentele zoekopdrachten, " verklaarde Raymond Co van de Universiteit van Michigan. "Onze ontdekking van nieuwe axiondynamica opent dus onontgonnen onderzoekswegen voor theoretische en experimentele deeltjesfysica en kosmologie."

Daten, de axion is ongelooflijk veelzijdig gebleken. Het deeltje werd oorspronkelijk voorgesteld om het mysterie op te lossen waarom neutronen geen interactie aangaan met een elektrisch veld, ondanks dat ze geladen bestanddelen hebben. Voormalig IAS-hoogleraar Frank Wilczek, die de term axion bedacht, publiceerde zijn baanbrekende bevindingen in 1978 in Fysieke beoordelingsbrieven terwijl een lid van de School of Natural Sciences van het Institute for Advanced Study.