軸子

軸子（axion）是一種假想的亞原子粒子，大約是1970年代為了解決CP守恆問題所提出的一個假想粒子，1977年的皮塞-奎恩理論（英語：Peccei–Quinn theory）（Peccei–Quinn theory）首先提到這個概念。目前義大利國立核子物理研究所（義大利語：Istituto nazionale di fisica nucleare）（Istituto Nazionale di Fisica Nucleare）的PVLAS探測器（英語：PVLAS）正在不停努力的尋找它。

性質

理論預測軸子的質量極微小，只有10⁻⁶到10⁻²eV（電子的五千億分之一到五千萬分之一），而且電荷和自旋都是零。軸子曾被認為是暗物質的組成部分之一，但近年來一些學者卻將軸子從暗物質粒子的候選者中排除了。^[1]^[2]。在強電統一範疇內，也已經將其排除掉（因質量差一個數量級，不吻合，必須在精細結構的能標下排除軸子）。

探測

目前探軸子的方法有兩種。其中一種是利用義大利的PVLAS探測器，其原理是用一束線偏振的雷射照射到一個具有強磁場的真空中，然後觀測雷射穿越磁場後的偏振變化。^[3]而且已經探到10^-12 rad的變化，但有可能只是儀器本身的問題。^[3]另一種方法是每當十月左右類星體 3C 279與太陽和地球排成一直線的時候，3C 279發出的光子通過太陽，而這些光子可能會被太陽的磁場轉成軸子，並且又變回光子，而探測這些光子可以幫助我們了解軸子的是否存在^[4]。

2014年英國與2023年臺灣的新發現

在英國萊斯特大學的研究小組利用歐洲航天局 X射線天文台和XMM-牛頓天文台整個數據庫的研究中的發現了直接檢測到暗物質的潛在暗示。在X射線背景即移除了明亮X射線光源後的天空中發現了一個季節性信號，與軸子的理論預測相一致。軸子可能產生於太陽核心，在地球磁場作用下轉化為X射線，據預測通過磁場朝太陽方向觀察時，軸子產生的X射線信號將最強烈，這與觀測相吻合。^[5] X射線的波長為90皮米，由軸子轉換而來的機率是50%，表徵為軸子光子處在量子力學的混合態,這是在阿秒物理的前提下,由費米黃金定律所推得的理論數值(2023).臺灣研究者的這篇論文可以盡量減少之前關於軸子的爭議，但並不保證軸子是暗物質的候選者。

參考文獻

^ Direct detection searches for axion dark matter
^ 科学家排除轴子是暗物质粒子的候选者. [2017-05-05]. （原始內容存檔於2019-06-02）.
^ ^3.0 ^3.1 存档副本. [2008-09-04]. （原始內容存檔於2007-10-12）.
^ Axion-like particle imprint in cosmological very-high-energy sources
^ Sample, Ian. Dark matter may have been detected – streaming from sun’s core. www,theguardian.com. The Guardian. [16 October 2014]. （原始內容存檔於2021-04-13）.

連結

[1] Direct detection searches for axion dark matter

[2] 科学家排除轴子是暗物质粒子的候选者. [2017-05-05]. （原始內容存檔於2019-06-02）.

[sciscape-3] 3.0 ^3.1 存档副本. [2008-09-04]. （原始內容存檔於2007-10-12）.

[4] Axion-like particle imprint in cosmological very-high-energy sources

[5] Sample, Ian. Dark matter may have been detected – streaming from sun’s core. www,theguardian.com. The Guardian. [16 October 2014]. （原始內容存檔於2021-04-13）.

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