Experimento de materia oscura de Axion
El experimento de materia oscura Axion ( ADMX , también escrito como experimento de materia oscura Axion en la documentación del proyecto) utiliza una cavidad de microondas resonante dentro de un gran imán superconductor para buscar axiones de materia oscura fría en el halo de materia oscura galáctica local . Inusual para un detector de materia oscura, no se encuentra a gran profundidad bajo tierra. Ubicado en el Centro de Física Nuclear Experimental y Astrofísica (CENPA) de la Universidad de Washington , ADMX es un gran esfuerzo de colaboración con investigadores de universidades y laboratorios de todo el mundo.
El axión es una partícula elemental hipotética originalmente postulada para resolver el problema CP fuerte . El axión también es un candidato a materia oscura extremadamente atractivo . El axión es la pieza del rompecabezas que permite que estos dos misterios encajen naturalmente en nuestra comprensión del universo.
Originalmente se postuló que el axión existía como parte de la solución al "problema de CP fuerte". Este problema surgió de la observación de que la fuerza fuerte que mantiene unidos a los núcleos y la fuerza débil que hace que los núcleos se desintegren difieren en la cantidad de violación de CP en sus interacciones. Se esperaba que la interacción débil alimentara las interacciones fuertes ( QCD ), produciendo una violación apreciable de QCD CP, pero no se ha observado tal violación con una precisión muy alta. Una solución a este problema de CP fuerte termina introduciendo una nueva partícula llamada axión.. Si el axión es muy ligero, interactúa tan débilmente que sería casi imposible de detectar, pero sería un candidato ideal para la materia oscura. El experimento ADMX tiene como objetivo detectar esta partícula extraordinariamente débilmente acoplada.
Aunque la materia oscura no se puede ver directamente, sus interacciones gravitatorias con la materia familiar dejan evidencia inequívoca de su existencia [ cita requerida ] . El universo que vemos hoy simplemente no se vería como se ve sin la materia oscura. Aproximadamente cinco veces más abundante que la materia ordinaria, la naturaleza de la materia oscura sigue siendo uno de los mayores misterios de la física actual. Además de resolver el problema de CP fuerte, el axión podría proporcionar una respuesta a la pregunta "¿de qué está hecha la materia oscura?" El axión es una partícula neutra que interactúa extraordinariamente débil y podría producirse en la cantidad adecuada para constituir la materia oscura. Si la materia oscura que representa la mayor parte de toda la materia de nuestro universo son los axiones, ADMX es uno de los pocos experimentos capaces de detectarla.
Pierre Sikivie inventó el haloscopio de axión en 1983. [1] Después de que experimentos a menor escala en la Universidad de Florida demostraran la practicidad del haloscopio de axión, ADMX se construyó en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en 1995. En 2010, ADMX se mudó al Centro de Física Experimental. y Astrofísica (CENPA) de la Universidad de Washington . Dirigido por la Dra. Leslie Rosenberg, ADMX está experimentando una actualización que le permitirá ser sensible a una amplia gama de acoplamientos y masas plausibles de axiones de materia oscura.
El experimento (escrito como "experimento" en la documentación del proyecto) está diseñado para detectar la muy débil conversión de axiones de materia oscura en fotones de microondas en presencia de un fuerte campo magnético. Si la hipótesis es correcta, un aparato que consta de un imán de 8 teslas y una cavidad de microondas sintonizable de alto Q enfriada criogénicamente debería estimular la conversión de axiones en fotones. Cuando la frecuencia resonante de la cavidad se sintoniza con la masa del axión, se mejora la interacción entre los axiones cercanos en el halo de la Vía Láctea y el campo magnético de ADMX. Esto da como resultado el depósito de una cantidad muy pequeña de energía (menos de un yoctovatio) en la cavidad.
