20世纪70年代，物理学家发现了粒子物理标准模型的一个问题——该理论描述了自然界四种基本力中的三种(电磁、弱相互作用和强相互作用;第四是重力)。他们发现，杏耀客服虽然理论预测我们宇宙中粒子和力之间的对称性和镜像版本应该被打破，但实验却不这么认为。这种理论和观测结果之间的不匹配被称为“强CP问题”——CP代表电荷+奇偶性。什么是CP问题?为什么它困扰了科学家近半个世纪?

 

在标准模型中，电荷共轭作用下的电磁是对称的，用反粒子代替粒子;P(奇偶性)，用它们的镜像对等物取代所有的粒子;以及T(时间反转)，它将时间向前的相互作用替换为时间向后的相互作用，以及对称操作CP、CT、PT和CPT的组合。这意味着对电磁相互作用敏感的实验不应该能够区分原来的系统和被上述任何一种对称操作所改变的系统。

 

在电磁相互作用的情况下，理论与观测结果非常吻合。正如预期的那样，问题出在两种核力量中的一种——“强相互作用”。事实证明，该理论允许对弱和强相互作用的组合对称操作CP(在镜子中反射粒子，然后改变粒子为反粒子)的违反。然而，迄今为止只观察到弱相互作用的CP违逆现象。

 

更具体地说，对于弱相互作用，CP违逆大约发生在千分之一的水平上，许多科学家预期强相互作用也会发生类似的违逆。然而，实验主义者已经广泛地寻找CP违背，但没有任何效果。如果它确实发生在强相互作用中，它会被抑制超过十亿倍(10?)

 

1977年，理论物理学家Roberto Peccei和Helen Quinn提出了一个可能的解决方案:他们假设了一种新的对称性，这种对称性抑制了强相互作用中的cp违犯项，从而使理论与观测结果相符。不久之后，分别于1979年和2004年获得诺贝尔物理学奖的史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)和弗兰克·威尔切克(Frank Wilczek)认识到，这种机制创造了一种全新的粒子。威尔切克最终将这种新粒子命名为“轴子”，得名于一种与之同名的流行洗碗剂，因为它能够“清除”严重的CP问题。

 

轴子应该是一种极其轻的粒子，数量极其丰富，而且不带电。由于这些特性，轴子是极好的暗物质候选者。暗物质约占宇宙质量的85%，但它的基本性质仍然是现代科学中最大的谜团之一。发现暗物质是由轴子组成的将是现代科学最伟大的发现之一。

 

1983年，理论物理学家Pierre Sikivie发现轴子还有另一个显著的特性:在电磁场存在的情况下，它们有时会自发地转化为容易被检测到的光子。曾经被认为是完全无法探测到的东西，结果证明只要有足够高的轴子浓度和强磁场，就有可能被探测到。

 

一些宇宙中最强的磁场围绕着中子星。由于这些物体的质量也非常大，它们也可以吸引大量的轴子暗物质粒子。因此，物理学家建议在中子星周围区域寻找轴子信号。现在，一个国际研究团队，包括Kavli宇宙物理和数学研究所(Kavli IPMU)博士后Oscar Macias，已经用两台射电望远镜——美国的罗伯特·c·伯德格林班克望远镜和德国的Effelsberg 100米射电望远镜——做到了这一点。

 

这次搜索的目标是附近的两颗已知具有强磁场的中子星，以及银河系的中心，据估计那里有5亿颗中子星。研究小组在1千兆赫范围内采样了无线电频率，对应轴子质量为5-11微电子伏。由于没有信号被观测到，杏耀代理研究小组得以对只有几微电子伏质量的轴子暗物质粒子施加迄今为止最强的限制。