액시온 입자 방출과 암흑 물질의 미스터리 ✅ QUEEN MOBILE ⭐⭐⭐⭐⭐ #원 최저가견적


네 가지 기본 힘 중 세 가지를 설명하는 데 사용되는 입자 물리학의 표준 모델의 기본 입자는 아직 대부분 탐구되지 않은 상태로 남아 있습니다. 이 모델은 기본 입자라고도 알려진 모든 아원자 입자를 분류합니다. 특히 기본 페르미온에는 6가지 유형의 쿼크, 6가지 유형의 렙톤(전자가 그중 하나)이 포함됩니다. 기본 보존에는 힉스 보존(“신 입자”라고도 함), 광자(전자기학을 나타냄), 글루온(강한 힘을 나타냄), W 보존 및 Z 보존(약력을 나타냄)이 포함됩니다. 과학자들은 또한 “액시온(axion)”이라고 불리는 새로운 미발견 입자가 현대 물리학의 많은 미스터리를 풀 수 있다고 제안합니다.

중성자별은 액시온 입자를 ‘분출’해 신비로운 공간을 만들어낸다고 한다. 액시온은 약하고 감지하기 어려운 힘으로 물질과 상호작용하여 “보이지 않게” 만드는 것으로 생각됩니다. 액시온이 실제로 존재한다면 중성자별 근처에 모여서 맨틀처럼 부드럽게 빛날 수도 있습니다. 과학자들은 액시온의 잠재적 용도와 응용 분야를 찾기 위해 액시온을 더 잘 측정하고 이해하기 위해 노력하고 있습니다.

액시온에 대한 연구는 입자물리학과 천문학 분야에 새로운 지평을 열었습니다. 이러한 발견은 액시온을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 이 입자를 감지하고 이해하는 새로운 방법을 열어줍니다. Physical Review X에 게재된 이 연구는 액시온과 입자 물리학의 발견과 이해에 새로운 진전을 가져왔습니다.

우리가 알고 있는 네 가지 기본 힘 중 세 가지를 설명하는 입자물리학 표준모형의 기본 입자는 아직 불완전합니다.

이 모델은 기본 입자라고도 알려진 모든 아원자 입자를 분류합니다. 모델의 입자는 6가지 유형의 쿼크, 6가지 유형의 렙톤(전자가 그중 하나)으로 구성된 기본 페르미온으로 나뉩니다. 기본 보존에는 힉스 보존(“신 입자”라고도 함), 광자(전자기학을 나타냄), 글루온(강한 힘을 나타냄), W 보존 및 Z 보존(약력을 나타냄)이 포함됩니다.

과학자들은 중성자별이 암흑물질을 설명할 수 있는 다량의 액시온 입자를 분출하고 있다고 믿습니다(사진 1).

기본 입자의 표준 모델 – 사진: Wikimedia Commons.

이론적으로는 아직 발견되지 않은 입자가 하나 이상 더 있습니다. 과학자들은 이를 “액시온(axion)” 입자라고 부릅니다. 우주에 액시온이 존재한다는 것을 증명할 수 있다면 과학은 여전히 ​​학계를 괴롭히고 있는 많은 난제들을 성공적으로 해결할 수 있을 것이며, 암흑물질의 종류 중 하나를 명명할 수도 있을 것입니다.

그리고 전문가들에 따르면 중성자별이 이러한 액시온 입자를 우주로 “분출”할 수 있으며 연구자들은 이를 측정할 수 있기를 바라고 있습니다. 과학자들은 질량과 같은 액시온의 일부 특성과 성격을 알 수 있기를 희망합니다.

1970년대 이후 물리학계의 저명한 학자들은 액시온이 존재한다고 제안해 왔습니다. 그들은 중성미자와 약간 비슷하며, 약력으로 다른 물질과 상호작용하여 감지하기 어렵다고 생각됩니다.

전문가들은 액시온이 특정 질량 범위에 존재한다면 그 행동이 암흑 물질과 유사하여 중력의 신비한 효과에 기여할 것이라고 예측할 수 있습니다.

이론적으로 액시온은 충분히 강한 자기장에 놓이면 광자 쌍으로 빠르게 붕괴되어 “보이지 않게” 됩니다. 이를 바탕으로 과학자들은 어떤 지역에 강한 자기장이 있고 설명할 수 없는 양의 빛이 있다면 그 지역에서 액시온이 방금 붕괴되었을 가능성이 높다고 제안합니다.

과학자들은 중성자별이 암흑물질을 설명할 수 있는 다량의 액시온 입자를 분출하고 있다고 믿습니다(사진 2).

중성자별은 액시온 입자를 “분출”하는 것으로 알려져 있습니다. – 그림: NASA의 고다드 우주 비행 센터.

중성자별은 매우 강한 자기장으로 유명합니다. 본질적으로 그들은 초신성 폭발을 겪은 후 뜨겁고 밀도가 높은 물질 덩어리로 붕괴되어 원자와 유사하게 행동하지만 크기는 수십 킬로미터에 달하는 거대 별의 핵심입니다.

중성자별에서 방출되는 자기장은 지구 자기장보다 수억 배 더 강해서 생명을 멸절시킬 수 있을 정도로 강력합니다.

퀘이사(펄서)라고 불리는 중성자별의 또 다른 변종은 극도로 높은 회전 속도를 가지며, 회전할 때 퀘이사의 극은 강력한 전파 방사선 빔을 방출합니다. 과학자들은 이러한 광선을 등대에서 방출되는 빛과 비교하며 심지어 미래 여행을 위해 퀘이사를 “우주 등대”로 사용할 것을 제안하기도 합니다.

과학자들은 중성자별이 암흑물질을 설명할 수 있는 다량의 액시온 입자를 분출하고 있다고 믿습니다(사진 3).

퀘이사 그림 – 사진: ICRAR/암스테르담 대학교)

작년에 암스테르담 대학의 물리학자 Dion Noordhuis는 퀘이사가 최대 분당 50개 이상의 액시온 입자 . 그리고 이 신비한 입자들이 별을 떠날 때, 그들은 강력한 자기장을 통해 이동하여 광자로 변합니다. 이것은 퀘이사를 평소보다 더 밝게 만듭니다.

일부 퀘이사를 분석할 때 연구자들은 과도한 빛을 감지하지 못했습니다(위에서 언급한 것처럼 여기서 액시온이 붕괴되지 않음을 증명함). 그러나 이것이 퀘이사 주변에 액시온이 존재하지 않는다는 것을 확인하는 것은 아닙니다. 아마도 액시온의 신호를 불분명하게 만드는 몇 가지 한계가 있을 것입니다.

위 연구의 다음 부분에서 과학자들은 그러한 강한 자기장에 갇힌 액시온이 신호를 방출할 것이라고 판단했습니다. 시간이 지나면 아마도 수백만 년이 지나면 액시온은 퀘이사 근처에 모여 중성자별과 나란히 존재하면서 동시에 별 표면을 덮는 필름처럼 부드럽게 빛날 것입니다.

이러한 액시온 구름이 실제로 존재한다면 대부분의 중성자별에 나타날 것입니다. 또한 감지 가능한 신호를 생성할 수 있을 만큼 밀도가 높습니다.

지금까지 과학은 그것이 어떤 신호를 방출할 수 있는지 아직 알지 못하며 가능한 가설은 두 가지뿐입니다. 첫째, 액시온 구름은 액시온의 질량에 해당하는 주파수를 갖는 퀘이사의 무선 스펙트럼에 위치한 연속 신호를 방출합니다. 질량수가 무엇인지는 모르지만 스펙트럼 한계를 통해 초기 추정값을 얻을 수 있습니다.

과학자들은 중성자별이 암흑물질을 설명할 수 있는 다량의 액시온 입자를 분출하고 있다고 믿습니다(사진 4).

두 번째 가능성은 중성자별이 죽을 때 신호가 나타나 폭발하고 방출을 중단한다는 것입니다. 당연히 이 과정은 대개 수억 년 동안 지속되며 천문학자들은 그러한 중성자별을 발견한 적이 없습니다. 전문가에 따르면 이러한 가능성이 더 실현 가능하다고 합니다.

액시온 입자를 식별하는 요인이 되는 과잉 빛에 대해서는 과학자들은 아직 중성자별 주변에 액시온 구름이 실제로 존재함을 보여주는 흔적을 발견하지 못했습니다. 그러나 이는 연구자들이 액시온이 형성될 수 있는 한계를 아는 데 도움이 됩니다.

이러한 연구는 천문학이 신비한 입자를 더 잘 이해하도록 돕고, 액시온(실제로 존재하는 경우)을 감지하고 측정하는 데 도움이 되는 새로운 지표와 새로운 방법을 제공합니다.

해당 연구는 에 발표되었습니다. 물리적 검토 X .

ScienceAlert에 따르면

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