Los científicos del IBS aclaran que los imanes toroidales también pueden buscar axiones, una de las partículas candidatas para la misteriosa materia oscura.
Los científicos del Centro de Investigación de Física de Precisión y Axiones CAPP, dentro del Instituto de Ciencias Básicas IBS optimizaron algunas de las características del imán para buscar un posible componente de materia oscura llamado axión.
Aunque parezca difícil de creer, todo lo que vemos a simple vista oa través de microscopios y telescopios representa solo el 4% del Universo conocido. El resto comprende energía oscura 69% y materia oscura 27%.Parece ser más materia oscura que materia visible en el Universo, todavía no hemos podido detectarla directamente. La razón es que la materia oscura no emite luz ni absorbe ondas electromagnéticas, por lo que es realmente difícil de observar. Curiosamente, la oscuridadLa materia es necesaria para explicar los movimientos de las galaxias y algunas de las teorías actuales sobre la formación y evolución de las galaxias. Por ejemplo, la galaxia que contiene nuestro sistema solar, la Vía Láctea, parece estar envuelta por un halo mucho más grande de materia oscura.El halo es bastante diferente del que dibujamos detrás de los ángeles; en realidad es invisible, pero su existencia se infiere a través de sus efectos sobre los movimientos de las estrellas y los gases.
Aunque hasta ahora no se han detectado partículas de materia oscura, los científicos saben que estas partículas tienen una masa muy pequeña y están distribuidas por todo el Universo. Un candidato a partícula de materia oscura es el axión. Los axiones tienen interacciones extremadamente débiles con la materia, por lo que los científicos necesitanequipos especiales para captar su presencia. Específicamente, los científicos utilizan la técnica de acoplamiento de axiones a dos fotones, que aprovecha el hecho de que un axión que pasa a través de un campo magnético fuerte puede interactuar con un fotón y convertirse en otro fotón.registrar esta interacción, los científicos del SII están en el proceso de construir haloscopios en Daejeon en Corea del Sur.
Los haloscopios contienen cavidades resonantes inmersas en un campo magnético extrafuerte ". En términos simples, puede visualizar la cavidad resonante como un cilindro, como una lata de refresco, donde se amplifica la energía de los fotones generados a partir de la interacción axiones-fotones", explica KO Byeong Rok, primer autor de este estudio.
Los imanes utilizados para este tipo de experimentos hasta ahora tienen la forma de una bobina enrollada en una hélice, técnicamente conocida como solenoide. Sin embargo, dependiendo de la altura del imán, existe el riesgo de perder la señal proveniente delinteracción axión-fotón. Por esta razón, los científicos del SII decidieron investigar más a fondo otro tipo de imanes con forma de rosquilla, llamados imanes toroidales.
"Los imanes son la característica más importante del haloscopio, y también la más cara. Mientras que otros experimentos que buscan detectar materia oscura en todo el mundo usan imanes de solenoide, somos los primeros en intentar usar imanes toroidales. Dado que nunca se ha hechoutilizado antes, no es fácil comprar el equipo, por lo que lo desarrollamos nosotros mismos ", explica el profesor Ko.
Para cazar el axión, los científicos deben ubicarse frente a él y predecir la magnitud de la energía electromagnética que se espera de la conversión de axión a fotón. La energía electromagnética se debe a la suma de las energías eléctrica y magnética.Ambos se pueden calcular fácilmente para un imán de solenoide, pero si el imán tiene forma toroidal, es prácticamente imposible calcular la energía magnética de forma analítica. Debido a esto, se creía que los imanes toroidales no podían usarse para el haloscopio.
Este artículo de IBS muestra lo contrario. Partiendo de una versión ajustada de la ecuación de Maxwell, que define cómo las partículas cargadas dan lugar a fuerzas eléctricas y magnéticas. Los científicos encontraron que la energía eléctrica y la energía magnética de la interacción axión-fotón son iguales enambos tipos de imanes. Por lo tanto, aunque se desconoce la energía magnética de un imán toroidal, para obtener la energía electromagnética que es la suma de las dos, es posible duplicar la energía eléctrica y obtener la energía magnética.
Otro hallazgo es que la energía emitida por la interacción y conversión del axión en fotón es independiente de la posición de la cavidad dentro de un imán de solenoide. Sin embargo, este no es el caso de los imanes toroides.
Los científicos de IBS CAPP han apodado la cavidad toroidal "submarino CAPPuccino" porque su color se asemeja a la bebida y su forma particular. Todos los hallazgos teóricos publicados en este artículo formarán una base sólida para el desarrollo y la creación de prototipos de nuevas máquinas parala búsqueda de materia oscura.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Original escrito por Letizia Diamante. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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