Dans une nouvelle étude du mouvement axionique, les chercheurs proposent un scénario connu sous le nom de "désalignement cinétique" qui renforce considérablement les arguments en faveur de l'équivalence axion/matière noire. Le nouveau concept répond à des questions clés liées aux origines de la matière noire et offre de nouvelles pistes pour les efforts de détection en cours. Ce travail, Publié dans Lettres d'examen physique , a été menée par des chercheurs de l'Institute for Advanced Study, Université du Michigan, et UC Berkeley.

L'existence de la matière noire a été confirmée par plusieurs observations indépendantes, mais sa véritable identité reste un mystère. Selon cette étude, La vitesse de l'axion fournit un aperçu clé du puzzle de la matière noire. Des efforts de recherche antérieurs ont réussi à expliquer l'abondance de matière noire dans l'univers; cependant certains facteurs, comme la sous-production d'axions avec des interactions plus fortes avec la matière ordinaire, resté inexploré.

En attribuant une vitesse initiale non nulle au champ d'axion, l'équipe a découvert un mécanisme, appelé désalignement cinétique, produisant beaucoup plus d'axions dans l'univers primitif que les mécanismes conventionnels. Le mouvement, généré par la rupture de la symétrie du décalage axionique, modifie considérablement le calcul conventionnel de l'abondance de matière noire axionique. En outre, ces dynamiques permettent à la matière noire d'axion de réagir plus fortement avec la matière ordinaire, dépassant la prédiction du mécanisme de désalignement conventionnel.

"La littérature abondante sur l'axion a été construite sur l'hypothèse que le champ d'axion est initialement statique dans l'univers primitif, " a déclaré Keisuke Harigaya de l'Institute for Advanced Study. " Au lieu de cela, nous avons découvert que le champ axionique peut être initialement dynamique en raison des théories de la gravité quantique avec des axions."

Deux membres de l'équipe de recherche, Keisuke Harigaya et Raymond Co, précédemment exploré le concept de dynamique axionique dans l'étude "Axiogenèse, " qui expliquait comment l'excès de matière par rapport à l'antimatière pouvait être dû à une vitesse initiale non nulle du champ axionique QCD. Cette étude a également fourni un cadre pour générer de nouvelles informations sur les questions entourant la matière noire.

"Ce nouveau mécanisme de désalignement cinétique prédit un axion avec une plus grande force d'interaction et peut être découvert dans des recherches expérimentales planifiées, " a déclaré Raymond Co de l'Université du Michigan. "Notre découverte de la nouvelle dynamique des axions ouvre ainsi des voies de recherche inexplorées pour la physique des particules théorique et expérimentale et la cosmologie."

À ce jour, l'axion s'est avéré incroyablement polyvalent. La particule a été initialement proposée pour résoudre le mystère de la raison pour laquelle les neutrons n'interagissent pas avec un champ électrique bien qu'ils aient des constituants chargés. L'ancien professeur de l'IAS Frank Wilczek, qui a inventé le terme axion, a publié ses découvertes marquantes en 1978 dans Lettres d'examen physique tout en étant membre de l'École des sciences naturelles de l'Institute for Advanced Study.