Haloscopios dieléctricos para detectar el axión QCD

Por Francisco R. Villatoro, el 21 noviembre, 2016. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 4

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Ningún experimento actual busca el axión QCD predicho por la teoría de Peccei–Quinn en la región más probable predicha por la teoría si conforma toda la materia oscura. El grupo de trabajo del experimento MADMAX propone el uso de haloscopios dieléctricos para cubrir el intervalo de masas entre 40 y 400 μeV. Bastaría usar 80 discos dieléctricos de un metro cuadrado de superficie colocados en un campo magnético muy intenso, de unos 10 teslas. Un axión que atraviese estos discos produciría una señal de microondas entre 10 y 100 GHz que se puede detectar fácilmente.

El nuevo experimento sería un complemento ideal de los experimentos ADMX HF y CULTASK que exploran masas por debajo de 10 μeV. La propuesta aparece en The MADMAX Working Group, «Dielectric Haloscopes: A New Way to Detect Axion Dark Matter,» arXiv:1611.05865 [physics.ins-det].

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Un haloscopio dieléctrico consiste en un espejo y varios discos dieléctricos colocados en un campo magnético externo. La interacción entre el axión y los fotones del campo magnético produce un campo eléctrico inducido que es discontinuo en las caras de los discos. Como resultado se emiten ondas electromagnéticas que se reflejan y amplifican en el espejo dirigiéndose hacia un receptor apropiado.

Se requieren dieléctricos con gran permitividad electrica, como el LaAlO3 (ε ~ 25, μ ~ 1). Todo el sistema deberá estar enfriado a temperaturas criogénicas (unos 8 kelvin). El experimento duraría varios años de toma de datos en los que se iría incrementando la frecuencia de recepción (entre unos 10 y unos 100 GHz) recorriendo el intervalo de posibles masas de abajo hacia arriba. Más aún, si se observara alguna señal candidata para cierta masa se podría ajustar todo el sistema para mejorar la sensibilidad a dicha masa. Sin lugar a dudas un experimento factible muy prometedor.



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