Új eredmények az axion-kutatásban

A szakemberek, köztük az ELTE TTK Elméleti Fizikai Tanszékének kutatói – Fodor Zoltán egyetemi tanár, Katz Sándor tanszékvezető egyetemi tanár (képünkön) és Pittler Ferenc tudományos munkatárs – közleményükben minden eddiginél pontosabb jóslatot adtak az axion nevű hipotetikus részecske tömegére. Ez a részecske, melyet kísérletekben eddig még nem sikerült kimutatni, egyszerre adhat magyarázatot a fizika két nagy rejtélyére: a sötét anyag mibenlétére és a kvarkokat nukleonokká összetartó erős kölcsönhatás egy furcsa, mindeddig megmagyarázatlan szimmetriájára.

„Számítógépes szimulációval követtük az erősen kölcsönható anyag fejlődését a korai univerzumban, és ennek segítségével sikerült meghatároznunk, hogy összesen mennyi axion keletkezhetett az univerzum fejlődése során.

Feltételezve, hogy a sötét anyag nagy részét axionok teszik ki, jóslatot adtunk az axion tömegére,

ami alapvető fontosságú a részecske kimutatására irányuló újabb kísérletek tervezése szempontjából” – mutatott rá a publikáció jelentőségére Katz Sándor, az ELTE TTK Elméleti Fizikai Tanszék vezetője.

Az egyetemi tanár szemléltetésképpen hozzátette: az erős kölcsönhatás meglepően szimmetrikus a tértükrözésre, holott megengedett benne egy paraméter, melynek nemnulla értéke ezt elrontaná. E paraméter helyett vezethetik be az axiont, ami egy olyan hipotetikus részecske/mező, mely a rulettgolyóhoz hasonlóan egy kör alakú vályú mentén mozoghat, de a kör kissé meg van döntve – mintha cinkelt lenne a rulett kerék –, és mindig a nullába kerül. Ezáltal az axion nemcsak, hogy megoldja a problémát (a paraméter értéke automatikusan nulla lesz), de egyúttal a sötét anyagra is magyarázatot adhat. 

A munkában két Lendület-csoport, az MTA-ELTE Rácstérelméleti Kutatócsoport és a Kovács Tamás György áltat vezetett MTA Atomki Lendület Rács Kvantum-színdinamika Kutatócsoport is fontos szerepet játszott.