我們終于知道在哪里尋找宇宙中最受歡迎的粒子

喜歡極端旋轉的中子星可能正在產生宇宙中最受追捧的粒子之一。

這些基本粒子被稱為軸子，迄今為止它們純粹是假設的。不過，如果我們真的設法找到了它們，我們就可以解決宇宙中一些最大的問題，包括至少一種暗物質的同一性.

這些快速旋轉的恒星在捕獲軸子方面應該如此高效，以至于難以捉摸的粒子可能會被隔離在足夠高的數量上，以最終檢測到。這將為我們提供一些關于軸子的性質和特性的重要線索，例如它的質量。

自從物理學家在 1970 年代提出軸子的存在以來，天文學家一直在尋找有關軸子的線索。一個有點像中微子，t嘿，被認為與其他物質的相互作用很弱，因此很難被檢測到。

但是，如果它們在一定的質量范圍內，它們就會被預測為與暗物質完全一樣，從而導致明顯的引力效應，而這種效應不能僅僅根據宇宙中正常物質的數量來解釋。

從理論上講，在足夠強的磁場存在下，軸子很容易衰變成成對的光子，從而有效地使它們可見。在強磁場附近沒有容易確定的光源的情況下發現過多的光可能是軸子衰變的跡象。

中子星具有令人難以置信的大磁場。這些天體是大質量恒星的核心，這些恒星已經變成超新星，坍縮成熾熱的超致密物質，它們被擠壓在一起，它們的行為很像一個城市大小的單個原子核。

從這個物體旋轉出來的磁場是比地球強大數萬億倍;強到可以殺死你，如果其他中子星特性沒有先到達那里.

脈沖星是一種中子星，但有一個額外的扭曲：它以極高的速度旋轉，通常快到毫秒級。當它這樣做時，強大的無線電發射光束從脈沖星的兩極發射出來，因此它似乎在太空中跳動就像一座宇宙燈塔。這種自旋還有另一個效果：它似乎增加了中子星磁場的威力。

阿姆斯特丹大學的物理學家 Dion Noordhuis 和他的同事去年發表了一篇論文，發現這些快速旋轉的恒星能夠產生每分鐘 50 位軸數.當它們從恒星中逸出時，這些軸子會穿過它的磁場并轉化為光子，使脈沖星比它應該的亮亮一點。

分析了許多脈沖星，他們無法檢測到任何額外的光。這并不意味著這些假設的粒子不存在;只是，如果存在軸子，它們可能產生的信號就會受到更嚴格的限制。

根據一篇繼續先前研究的新論文，被恒星的極端引力困住的軸子也應該產生信號。隨著時間的推移——也許是數百萬年的時間尺度——軸子應該在脈沖星附近積累，持續中子星的生命周期，在恒星表面產生一個微弱的朦朧層。

根據該團隊的分析，這些軸子云（如果存在的話）對于中子星來說應該是正常的，這意味著它們最多存在，如果不是全部的話。而且它們應該非常密集，比局部高出大約 20 個數量級暗物質密度，這意味著它們應該反過來產生可檢測的特征，因為光子沒有泄漏。

我們不確定這個簽名會采取什么形式，但該團隊提出了兩種主要的可能性。一個是連續信號，脈沖星無線電頻譜中的一條窄線，其頻率對應于軸子的質量。我們不知道這個質量是什么，但光譜中這條線的缺失可以縮小它的范圍。

另一個是中子星壽命結束時的光爆發，即它停止發射輻射的點。預計這個過程自然需要數萬億年;宇宙還不夠古老，它還沒有發生，所以我們不太可能很快觀察到垂死的中子星的任何軸子爆發。這使得 continuous 信號成為最好的選擇。

與過多的光線一樣，研究人員無法找到附近脈沖星周圍存在中子星軸子云的證據。但是，由于未被探測到，在一定范圍內對軸子的質量進行了最強的約束，而不需要依賴軸子是暗物質的假設。

這項研究還為未來的搜索鋪平了道路，為我們提供了尋找和理解這種神秘、難以捉摸的粒子特性的新方法。

該研究已發表在物理檢查X.

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