In un nuovo studio sul moto degli assioni, i ricercatori propongono uno scenario noto come "disallineamento cinetico" che rafforza notevolmente la tesi dell'equivalenza assioni/materia oscura. Il nuovo concetto risponde a domande chiave relative alle origini della materia oscura e fornisce nuove strade per gli sforzi di rilevamento in corso. Questo lavoro, pubblicato in Lettere di revisione fisica , è stato condotto da ricercatori dell'Institute for Advanced Study, Università del Michigan, e UC Berkeley.

L'esistenza della materia oscura è stata confermata da diverse osservazioni indipendenti, ma la sua vera identità rimane un mistero. Secondo questo studio, la velocità dell'assone fornisce una visione chiave del puzzle della materia oscura. Precedenti sforzi di ricerca hanno rappresentato con successo l'abbondanza di materia oscura nell'universo; tuttavia alcuni fattori, come la sottoproduzione di assioni con interazioni più forti con la materia ordinaria, rimasto inesplorato.

Assegnando una velocità iniziale diversa da zero al campo di assioni, il team ha scoperto un meccanismo, chiamato disallineamento cinetico, che produce molti più assioni nell'universo primordiale rispetto ai meccanismi convenzionali. La mozione, generato dalla rottura della simmetria dello spostamento assiale, modifica significativamente il calcolo convenzionale dell'abbondanza di materia oscura degli assioni. Inoltre, queste dinamiche consentono alla materia oscura degli assioni di reagire più fortemente con la materia ordinaria, superando la previsione del meccanismo di disallineamento convenzionale.

"L'ampia letteratura sull'assone è stata costruita sull'assunto che il campo di assioni sia inizialmente statico nell'universo primordiale, " ha dichiarato Keisuke Harigaya dell'Institute for Advanced Study. "Invece, abbiamo scoperto che il campo di assioni può essere inizialmente dinamico come conseguenza delle teorie della gravità quantistica con gli assioni".

Due membri del gruppo di ricerca, Keisuke Harigaya e Raymond Co, precedentemente esplorato il concetto di dinamica degli assioni nello studio "Axiogenesi, " che ha spiegato come l'eccesso di materia sull'antimateria potrebbe essere dovuto a una velocità iniziale diversa da zero del campo di assioni QCD. Questo studio ha anche fornito un quadro per generare nuove intuizioni sulle domande che circondano la materia oscura.

"Questo nuovo meccanismo di disallineamento cinetico prevede un assone con una maggiore forza di interazione e potrebbe essere scoperto in ricerche sperimentali pianificate, " ha dichiarato Raymond Co dell'Università del Michigan. "La nostra scoperta di nuove dinamiche di assioni apre quindi strade di ricerca inesplorate per la fisica e la cosmologia delle particelle teoriche e sperimentali".

Ad oggi, l'axion si è dimostrato incredibilmente versatile. La particella è stata originariamente proposta per risolvere il mistero del perché i neutroni non interagiscono con un campo elettrico nonostante abbiano componenti carichi. L'ex professore IAS Frank Wilczek, che ha coniato il termine axion, pubblicò le sue scoperte fondamentali nel 1978 in Lettere di revisione fisica mentre un membro della Scuola di Scienze Naturali dell'Institute for Advanced Study.