Астронет > Аксион
Опубликовано: 04.09.2018
Аксион (символ а ) гипотетическая нейтральная псевдоскалярная частица , введённая для сохранения CP-инвариантности квантовой хромодинамики (КХД). Аксион должен распадаться на 2 фотона . Лагранжиан КХД может содержать т. н. 
-член, не нарушающий перенормируемости теории:
,
где 
- напряженность глюонного поля , - безразмерная константа, 
- абсолютно антисимметричный тензор . Такой член нарушает CP-инвариантность КХД. Ее восстановление является одной из важных проблем теории. В 1977 Р.Д. Печчеи (R.D. Peccei) и Х.Р. Куинн (H.R. Quinn) заметили, что если лагранжиан классической хромодинамики обладает дополнительной U(1) (U(1)PQ) симметрией, соответствующей киральным преобразованиям, то в эффективном квантовом лагранжиане из-за аномалии в дивергенции аксиального тока возникает дополнительный член. Он имеет ту же структуру, что и -член, но коэффициент при нем произволен и пропорционален углу поворота кварковых полей . В результате, теории с различными значениями становятся эквивалентными теории с =0. В 1978 С. Вайнберг и Ф. Вильчек показали, что спонтанное нарушение симметрии U(1)PQ вакуумными средними V Хиггса полей приводит к появлению легкого псевдоскалярного голдстоуновского бозона , получившего название аксион (из-за связи с аксиальным током ). Если бы симметрия U(1)PQ не нарушалась явно аномалией в аксиальном токе, то аксион был бы безмассовым. В действительности масса аксиона пропорциональна 1/ V и изменяется в широких пределах в зависимости от вида взаимодействий полей Хиггса . В простейшем, стандартном, варианте теории 
100 ГэВ, и возникает аксион с массой 
100 кэВ. Однако, существование такого аксиона противоречит экспериментальным данным (в частности, не обнаружено фотонов от распадов 
и 
-частиц, 
). В теориях Великого объединения взаимодействий имеются хиггсовские поля с большими значениями V , и в этих теориях возможно существование "призрачного" аксиона, который имеет очень малую массу и очень слабо взаимодействует с веществом. Хотя такой аксион "спасает" CP-симметрию , его непосредственные экспериментальные проявления должны быть исчезающе малыми. 