Espectacular pregunta.
Primero, ¿qué es un axión? (lo siento no ha respondido aún)
Hay esencialmente un parámetro relevante para el descubrimiento de axiones. La primera y más importante es la constante de descomposición del axión (f_a) que establece la masa del axión y la fuerza del acoplamiento del axión a los fotones (que es la forma dominante en la que podemos detectar un axión). La masa del axión se establece aproximadamente por
[matemáticas] m_a \ simeq \ Lambda ^ 2 / f_a [/ matemáticas]
donde [math] \ Lambda [/ math] es la escala QCD y tiene aproximadamente 0.3 GeV. La escala para la constante de desintegración del axión es más o menos ilimitada, pero creemos que es muy probable que sea muy grande, posiblemente hasta (aunque no exceda la escala de Planck de 10 ^ 19 GeV). Actualmente, otros límites han puesto un límite en la constante de desintegración del axión para que sea mayor que 10 ^ 11 GeV, lo que significa que el axión es más liviano que un voltio de mili-electrones y debe estar en el rango
[matemáticas] 10 ^ {- 11} \ text {eV} <m_a <10 ^ {- 3} \ text {eV} [/ math].
Por lo tanto, es increíblemente ligero con longitudes de onda de Compton de hasta 100 kilómetros.
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La fuerza del acoplamiento a los fotones es inversamente proporcional a la constante de desintegración del axión y los detalles de cuán débilmente se acopla están un poco más allá de lo que voy a describir aquí. No hace falta decir que es increíblemente débil, y si la constante de caída del axión fuera igual a la escala de Planck, sería equivalente a descubrir gravitones (que es muy difícil).
A partir de ahora, el único experimento que conozco que actualmente está empujando los límites del axión QCD (en oposición a otros axiones aleatorios) se llama ADMX http://www.phys.washington.edu/g…
con sede en la Universidad de Washington.
En este momento, ADMX se está ejecutando y está probando una interesante, aunque estrecha, banda de espacio de parámetros axiales. Aquí están las expectativas actuales /main-qimg-3cb8a225d5974ae7505622f1f11a15d5.png)
La clave es saber que la región sombreada a la izquierda simplemente no es correcta y se sabe que es solo una suposición simplificadora desde que Andrei Linde lo señaló a mediados de la década de 1980 y más recientemente esto ha sido enfatizado nuevamente por Max Tegmark y Frank Wilczek a mediados de la década de 2000.
Así que estamos haciendo un progreso lento pero constante, pero la ventana de axion muy ligera es una gran región de espacio de parámetros (aproximadamente el doble de lo que se muestra).
Peter Graham y Surjeet Rajendran del Instituto Stanford de Física Teórica han estado pensando en nuevas formas de descubrir axiones muy ligeros, ver http://arXiv.org/abs/arXiv:1101…. . Se necesitan ideas más inteligentes para acelerar el descubrimiento.
