partícula camaleón

El camaleón es una partícula escalar hipotética que se acopla a la materia de forma más débil que la gravedad, ^[1] postulada como candidata a la energía oscura . ^[2] Debido a una autointeracción no lineal, tiene una masa efectiva variable que es una función creciente de la densidad de energía ambiental; como resultado, se predice que el rango de la fuerza mediada por la partícula será muy pequeño en regiones de alta densidad (por ejemplo en la Tierra, donde es inferior a 1 mm), pero mucho mayor en regiones intergalácticas de baja densidad: en el cosmos, los modelos camaleónicos permiten un rango de hasta varios miles de pársecs . Como resultado de esta masa variable, la hipotética quinta fuerza mediada por el camaleón es capaz de evadir las restricciones actuales sobre la violación del principio de equivalencia derivadas de experimentos terrestres incluso si se acopla a la materia con una fuerza igual o mayor que la de la gravedad. Aunque esta propiedad permitiría al camaleón impulsar la aceleración de la expansión del universo observada actualmente , también hace que sea muy difícil probarla experimentalmente.

En 2021, los físicos sugirieron que un exceso reportado en el experimento detector de materia oscura XENON1T, en lugar de ser un candidato de materia oscura, podría ser un candidato de energía oscura: en particular, partículas camaleónicas ^[3]^[4]^[5], pero en julio de 2022 se realizó un nuevo análisis. por XENONnT descartó el exceso. ^[6]^[7]^[8]

Propiedades hipotéticas

Las partículas camaleónicas fueron propuestas en 2003 por Khoury y Weltman.

En la mayoría de las teorías, los camaleones tienen una masa que aumenta como alguna potencia de la densidad de energía local: , donde $m_{\text{eff}}\sim \rho ^{\alpha }$ $\alpha \simeq 1.$

Los camaleones también se acoplan a fotones, lo que permite que éstos y los camaleones oscilen entre sí en presencia de un campo magnético externo . ^[9]

Los camaleones pueden ser confinados en recipientes huecos porque su masa aumenta rápidamente a medida que penetran la pared del recipiente, lo que hace que se reflejen. Una estrategia para buscar camaleones experimentalmente es dirigir fotones a una cavidad, confinando los camaleones producidos, y luego apagar la fuente de luz. Los camaleones estarían indicados por la presencia de un resplandor a medida que se descomponen en fotones. ^[10]

Búsquedas experimentales

Varios experimentos han intentado detectar camaleones junto con axiones . ^[11]

El experimento GammeV ^[12] es una búsqueda de axiones, pero también se ha utilizado para buscar camaleones. Consta de una cámara cilíndrica insertada en un campo magnético de 5 T. Los extremos de la cámara son ventanas de vidrio que permiten que la luz de un láser entre y salga el resplandor. GammeV estableció el acoplamiento limitado a fotones en 2009. ^[13]

Los resultados de CHASE (CHameleon Afterglow SEarch) publicados en noviembre de 2010, ^[14] mejoran los límites de masa en 2 órdenes de magnitud y 5 órdenes para el acoplamiento de fotones.

Una medición de espejo de neutrones de 2014 excluyó el campo camaleónico para los valores de la constante de acoplamiento , ^[15] donde el potencial efectivo de los cuantos camaleónicos se escribe como , siendo la densidad de masa del medio ambiente, el potencial camaleónico y la masa reducida de Planck. $\beta >5,8\times 10^{8}$ $V_{\text{eff}}=V(\Phi )+e^{\beta \Phi /M'_{\text{P}}}\rho$ ${\displaystyle\rho}$ $V(\Phi)$ $M'_{\text{P}}$

Se ha sugerido el telescopio solar CERN Axion como herramienta para detectar camaleones. ^[dieciséis]

Referencias

Notas

^ Cho, Adrián (2015). "Una pequeña fuente de átomos genera grandes conocimientos sobre la energía oscura". Ciencia . doi : 10.1126/ciencia.aad1653.
^ Khoury, Justin; Weltman, Amanda (2004). "Cosmología camaleónica". Revisión física D. 69 (4): 044026. arXiv : astro-ph/0309411 . Código bibliográfico : 2004PhRvD..69d4026K. doi : 10.1103/PhysRevD.69.044026. S2CID 119478819.
^ "¿Hemos detectado energía oscura? Los científicos dicen que es una posibilidad". Universidad de Cambridge . Consultado el 18 de octubre de 2021 .
^ Fernández, Isabel. "La señal del experimento XENON1T puede ser un sello distintivo de la energía oscura". Forbes . Consultado el 18 de octubre de 2021 .
^ Vagnozzi, soleado; Visinelli, Luca; Brax, Felipe; Davis, Anne-Christine; Sakstein, Jeremy (15 de septiembre de 2021). "Detección directa de energía oscura: el exceso de XENON1T y perspectivas de futuro". Revisión física D. 104 (6): 063023. arXiv : 2103.15834 . Código Bib : 2021PhRvD.104f3023V. doi : 10.1103/PhysRevD.104.063023. S2CID 232417159.
^ "Un nuevo experimento de materia oscura anuló indicios anteriores de nuevas partículas". Noticias de ciencia . 2022-07-22 . Consultado el 3 de agosto de 2022 .
^ Aprile, E.; Abe, K.; Agostini, F.; Maouloud, S. Ahmed; Althueser, L.; Andrieu, B.; Angelino, E.; Angevaare, JR; Antochi, VC; Martín, D. Antón; Arneodo, F. (22 de julio de 2022). "Búsqueda de nueva física en datos de retroceso electrónico de XENONnT". Cartas de revisión física . 129 (16): 161805. arXiv : 2207.11330 . Código bibliográfico : 2022PhRvL.129p1805A. doi : 10.1103/PhysRevLett.129.161805. PMID 36306777. S2CID 251040527.
^ Lin, Tongyan (12 de octubre de 2020). "El detector de materia oscura ofrece una señal enigmática". Física . 13 : 135. Código bibliográfico : 2020PhyOJ..13..135L. doi : 10.1103/Física.13.135 . S2CID 226325594.
^ Erickcek, AL ; Barnaby, N; Burrage, C; Huang, Z (2013). "Consecuencias catastróficas de patear al camaleón". Cartas de revisión física . 110 (17): 171101. arXiv : 1304.0009 . Código bibliográfico : 2013PhRvL.110b1101S. doi :10.1103/PhysRevLett.110.171101. PMID 23679701. S2CID 118730981.
^ Steffen, Jason H.; Colaboración Gammev (2008). "Restricciones sobre camaleones y partículas similares a axiones del experimento GammeV". Actas de identificación de materia oscura 2008 - PoS (idm2008) . vol. 2008. pág. 064. arXiv : 0810.5070 . Código Bib : 2008idm..confE..64S. doi : 10.22323/1.064.0064 . S2CID 16823913. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
^ Rybka, G; Hotz, M; Rosenberg, LJ; Asztalos, SJ; Carosi, G; Hagmann, C; Kinion, D; Van Bibber, K; Hoskins, J; Martín, C; Sikivie, P; Tanner, DB; Bradley, R; Clarke, J (2010). "Búsqueda de campos escalares camaleónicos con el experimento axión de materia oscura". Cartas de revisión física . 105 (5): 051801. arXiv : 1004.5160 . Código bibliográfico : 2010PhRvL.105a1801B. doi : 10.1103/PhysRevLett.105.051801. PMID 20867906. S2CID 55204188.
^ Experimento GammeV en Fermilab
^ Chou, COMO; Wester, W.; Baumbaugh, A.; Gustafson, recursos humanos; Irizarry-Valle, Y.; Mazur, PO; Steffen, JH; Tomlin, R.; Upadhye, A.; Weltman, A.; Yang, X.; Yoo, J. (22 de enero de 2009). "Búsqueda de partículas camaleónicas mediante una técnica de regeneración de fotones". Cartas de revisión física . 102 (3): 030402. arXiv : 0806.2438 . Código bibliográfico : 2009PhRvL.102c0402C. doi : 10.1103/PhysRevLett.102.030402. PMID 19257328. S2CID 12327360.
^ Steffen, Jason H. (2011). "El laboratorio CHASE busca energía oscura camaleónica". Actas de la 35ª Conferencia Internacional de Física de Altas Energías - PoS (ICHEP 2010) . vol. 2010. pág. 446. arXiv : 1011.3802 . Código bibliográfico : 2010iche.confE.446S. doi : 10.22323/1.120.0446 . {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
^ Jenke, T.; Cronenberg, G.; Burgdörfer, J.; Chizhova, Luisiana; Geltenbort, P.; Ivanov, AN; Lauer, T.; Lins, T.; Rotter, S.; Saúl, H.; Schmidt, U.; Abele, H. (16 de abril de 2014). "La espectroscopia de resonancia de gravedad limita los escenarios de energía oscura y materia oscura". Cartas de revisión física . 112 (15): 151105. arXiv : 1404.4099 . Código bibliográfico : 2014PhRvL.112o1105J. doi : 10.1103/PhysRevLett.112.151105. PMID 24785025. S2CID 38389662.
^ V. Anastassopoulos; M. Arik; S. Aune; K. Barth; A. Belov; H. Bräuninger; . . . K. Zioutas (16 de marzo de 2015). "Busca camaleones con CAST". Letras de Física B. 749 : 172–180. arXiv : 1503.04561 . Código Bib : 2015PhLB..749..172A. doi :10.1016/j.physletb.2015.07.049. S2CID 59375694.

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