Speaker
Description
Гипотеза о существовании аксиона изначально возникла как попытка разрешить вопрос о CP-несохранении в сильных взаимодействиях с помощью добавления к Стандартной Модели дополнительной глобальной симметрии (т. н. симметрии Печчеи-Квинн), спонтанное нарушение которой и должно приводить к возникновению новой частицы. Теоретические модели аксионов описывают их взаимодействие с веществом в терминах эффективных констант связи, которые, как и масса аксиона mA, оказываются обратно пропорциональны энергетическому масштабу нарушения дополнительной симметрии $f_A$. Изначальные предположения, что нарушение симметрии П-К происходит на электрослабом масштабе были быстро проверены экспериментально, что привело к закрытию гипотезы «стандартного» аксиона. Тем не менее, возникли модифицированные модели, в которых снималось ограничение на величину fA, с увеличением которой подавляется взаимодействие аксиона с веществом и уменьшается его масса. Такой «невидимый» аксион стал выгодным кандидатом на роль частиц тёмной материи, что дополнительно усилило интерес к его экспериментальному обнаружению.
В последнюю декаду активно разрабатываются и проводятся различные эксперименты по поиску аксиона. Среди них в отдельную категорию можно выделить установки нацеленные именно на обнаружение аксионов солнечного происхождения, поскольку в недрах звёзд (и в частности Солнца) они должны интенсивно образовываться в результате ряда предполагаемых механизмов генерации (эффект Примакова, излучение аксиона в ядерных переходах магнитного типа или в качестве тормозного излучения).
В данной работе был проведён поиск аксионов образующихся на Солнце в результате термального возбуждения первого возбуждённого уровня ядра 169Tm (8.41 кэВ) с помощью резонансного поглощения ядрами 169Tm в наземной установке.
Измерения производились с помощью криогенного болометрического детектора на основе тулий-содержащего граната $\rm{Tm}_3\rm{Al}_5\rm{O}_{12}$ в течение $3.6$ суток. В результате было получено ограничение на массу аксиона $m_A^{KSVZ} < 141$ эВ и $m_A^{DFSZ} < 244$ эВ в рамках соответствующих теоретичесих моделей (1). Внесение тулия во внутренний объём детектора позволило существенно повысить чувствительность экспериментальной установки к аксионным параметрам, по сравнению с проведёнными ранее экспериментами в классической компоновке «мишень-детектор».
- A. V. Derbin, I. S. Drachnev, V. N. Muratova et al., JETP Lett., 118, p. 160, (2023)
