一项由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的理论物理学家领导的新研究表明，从未观测到的被称为轴子的粒子可能是围绕在中子星群周围的高能x射线辐射的来源，这种辐射无法解释。
轴子在20世纪70年代首次提出理论，作为解决基本粒子物理问题的一部分，杏2注册轴子预计会在恒星的核心产生，并在磁场存在的情况下转换成光粒子，即光子。
轴子也可能构成暗物质——一种神秘的物质，估计占宇宙总质量的85%，但我们迄今为止只看到了它对普通物质的引力作用。即使x射线过剩被证明不是轴子或暗物质，它仍然可以揭示新的物理学。
一组被称为“宏伟7号”的中子星，为轴子存在的可能性提供了一个极好的测试平台，因为这些恒星拥有强大的磁场，它们相对较近——在数百光年之内——而且只会产生低能量的x射线和紫外线。
“大家都知道它们非常‘无聊’，”在这种情况下，这是一件好事，伯克利实验室物理学部理论小组的部门研究员本杰明·萨夫迪(Benjamin Safdi)说，他领导了一项研究，发表在1月12日的《物理评论快报》(Physical Review Letters)上，详细阐述了对这种过剩的轴子解释。
伯克利实验室物理分部的Christopher Dessert对这项研究贡献很大，加州大学伯克利分校、密歇根大学、普林斯顿大学和明尼苏达大学的研究人员也参与了这项研究。
如果这些中子星属于脉冲星，它们的表面就会很活跃，发出不同波长的辐射。萨夫迪指出，这种辐射会出现在整个电磁光谱中，可能会淹没研究人员发现的x射线信号，或者会产生无线电频率信号。但是，壮观7号并不是脉冲星，也没有探测到这样的无线电信号。萨夫迪说，其他常见的天体物理学解释似乎也不能支撑观测结果。
如果在宏伟7号周围探测到的过量x射线是由一个或多个隐藏在中子星后面的物体产生的，那么这很可能会出现在研究人员正在使用的两个太空卫星的数据集中:欧洲航天局的xmm -牛顿和美国宇航局的钱德拉x射线望远镜。
Safdi和合作者说仍然很有可能一个新的non-axion解释出现占多余观测到的x射线,但他们仍然希望这样一个解释之外的粒子物理的标准模型,并建立新的地基和空基观测实验将证实高能x射线信号的起源。
萨夫迪说:“我们非常有信心这些过剩存在，而且非常有信心在这些过剩中有一些新的东西。”“如果我们100%确定我们看到的是一种新的粒子，那将是巨大的。这将是物理学上的革命性变革。”他说，即使这个发现最终证明与新粒子或暗物质无关，“它也会告诉我们更多关于宇宙的信息，还有很多东西需要学习。”
明尼苏达大学博士后研究员Raymond Co参与了这项研究，他说:“我们并不是说我们已经发现了轴子，但我们认为额外的x射线光子可以用轴子来解释。”这是一个令人兴奋的x射线光子过剩的发现，这是一个令人兴奋的可能性，已经符合我们对轴子的解释。”
如果轴子存在，它们的行为应该很像恒星中的中微子，因为它们的质量都非常小，与其他物质的相互作用也非常微弱。它们可以在恒星内部大量产生。被称为中子的不带电粒子在中子星内运动，偶尔通过相互散射而相互作用，杏耀yl注册释放出中微子或轴子。中微子发射过程是中子星随时间冷却的主要方式。
像中微子一样，轴子也可以在恒星之外运行。环绕在这7颗宏伟恒星周围的令人难以置信的强磁场——比地球上产生的磁场强数十亿倍——可能导致离开的轴子转化为光。
中子星是非常奇特的物体，Safdi指出，大量的建模、数据分析和理论工作进入了最新的研究。在最近的研究中，研究人员大量使用了被称为伯克利实验室的劳伦斯集群的超级计算机库。
其中一些工作是在萨夫迪以前工作的密歇根大学进行的。“如果没有密歇根大学和伯克利大学的高性能超级计算工作，这一切都不可能实现，”他说。
“在这方面有很多数据处理和数据分析。你必须对中子星的内部进行建模，以便预测该恒星内部应该产生多少轴子。”
Safdi指出，作为这项研究的下一步，白矮星将是寻找轴子的最佳地点，因为它们也有非常强的磁场，预计将是“无x射线的环境”。
他说:“如果我们在那里也看到x射线过量，这就开始变得非常令人信服，
登录杏耀手机客户端，因为这超出了标准模型。”
研究人员还可以利用另一个名为核星的x射线太空望远镜来帮助解决x射线过剩的谜团。
Safdi说他也兴奋地面实验等在欧洲核子研究中心,这是一个太阳能望远镜探测到由强大的磁铁,就可以转化为x射线和阿尔卑斯山II在德国,使用一个强大的磁场导致一侧就可以转变成粒子的光屏障的激光罢工的另一边障碍。
由于一系列的实验未能发现WIMP(大质量弱相互作用粒子)的迹象，轴子受到了更多的关注。WIMP是另一种有希望的暗物质候选者。而axion的照片并不是那么简单——它实际上可能是一个家庭相册。
可能有数百个类似轴子的粒子或阿尔卑斯山脉组成了暗物质，而弦理论——描述宇宙力量的候选理论——为多种类型的阿尔卑斯山脉的存在提供了可能性。
