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科學發現：從(cong) 光子碰撞中產(chan) 生軸子
圖片來源：美國物理學會(hui) /Alan Stonebraker
軸子是一種比電子輕很多的假想粒子，對軸子的研究可能是解決(jue) 從(cong) 物質-反物質不對稱性到暗物質性質等物理難題的關(guan) 鍵。到目前為(wei) 止，對於(yu) 研究這些粒子的性質，例如其質量及與(yu) 光子耦合的方式，最難攻克的阻礙是探測通過光子與(yu) 太陽內(nei) 部磁場相互作用而產(chan) 生的軸子。如今，英國牛津大學的Konstantin Beyer和他的同事們(men) 提出了一個(ge) 實驗室規模的強激光束碰撞實驗。研究人員指出，對於(yu) 軸子質量的關(guan) 鍵範圍，他們(men) 的方法將與(yu) 天體(ti) 物理學的探測靈敏度一致，但更少依賴於(yu) 難以檢驗的軸子產(chan) 生過程的天體(ti) 物理模型。
該團隊的方案是用於(yu) 檢測軸子的“閃光穿牆”方法（LSW）的一個(ge) 變種。在“閃光穿牆”方法中，實驗人員用一麵牆放置在發射器和探測器中間，使探測器不能直接接收到激光光子。強磁場作用下，激光束中極少量一部分光子轉變為(wei) 軸子。新方案中研究小組利用兩(liang) 束激光相互碰撞，通過光子-光子散射過程產(chan) 生軸子。由於(yu) 軸子基本不與(yu) 普通物質發生相互作用，因此可以直接穿過牆壁。穿過牆壁的軸子再次被強磁場轉化為(wei) 可被探測到的光子，進入接收器。
研究人員基於(yu) 將用於(yu) 歐洲“極光基礎設施”的激光束參數，通過計算證明，此方法的靈敏度至少相當於(yu) 在太陽中探測質量約1電子伏特的軸子。 他們(men) 認為(wei) 可以從(cong) 兩(liang) 方麵改進這一方案。第一種方案是根據軸子的產(chan) 生率與(yu) 光子數呈非線性關(guan) 係，用更強的激光提高探測的靈敏度。第二種方案為(wei) 利用可調諧X射線的自由電子束探測潛在軸子質量的更大範圍。
作者：Matteo Rini
翻譯：葉歡儀(yi)
審校：賀旎妮
引進來源：美國物理學會(hui)
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