W prestiżowym czasopiśmie "Physical Review X" ukazał się przełomowy artykuł prezentujący nowatorską metodę poszukiwania aksjonów i cząstek aksjonopodobnych przy użyciu akceleratorów cząstek. W badaniach uczestniczyli pracownicy naukowi Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Opisany eksperyment został przeprowadzony przez grupę JEDI (Juelich Electric Dipole moment Investigations) przy użyciu synchrotronu COSY w Forschungszentrum Juelich w Niemczech. W projekcie wzięli udział badacze Zakładu Fizyki Hadronów UJ: prof. Andrzej Magiera, dr Aleksandra Wrońska oraz doktorantka Swathi Karanth, która analizowała dane w ramach swojego projektu doktorskiego.
Aksjony, pierwotnie zaproponowane w celu rozwiązania tzw. problemu CP w oddziaływaniach silnych, okazały się obiecującymi kandydatami na składniki ciemnej materii. Zaproponowana metoda ich poszukiwania opiera się na założeniu, że cząstki ciemnej materii indukują oscylacje spinu nukleonów z częstotliwością zależną od ich masy.
Eksperyment polegał na dokładnych obserwacjach polaryzacji wiązki deueronów w akceleratorze. Wektory spinów ulegały precesji w obecności pól magnetycznych. Dostrajając częstotliwość precesji spinu, naukowcy dążyli do znalezienia rezonansu z częstotliwością indukowaną przez pole aksjonowe. Wykorzystanie akceleratora cząstek przyniosło znaczną korzyść, ponieważ relatywistyczny pęd cząstek spowodował znaczne zwiększenie czułości w porównaniu z eksperymentami przeprowadzonymi z cząstkami w spoczynku.
Chociaż w eksperymencie nie zaobserwowano sygnałów rezonansowych wskazujących na obecność aksjonów, badanie z powodzeniem ustaliło nowe ograniczenia na stałe sprzężenia oddziaływania aksjonów lub cząstek aksjonopodobnych ze zwykłą materią. Te badania przecierają nowe ścieżki w poszukiwaniu aksjonów i zrozumieniu, czym jest ciemna materia.
Artykuł "First Search for Axionlike Particles in a Storage Ring Using a Polarized Deuteron Beam" jest dostępny na stronie journals.aps.org.
