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Concept
Axion
Résumé
L’axion est une particule hypothétique, supposée stable, neutre et de très faible masse (entre quelques μeV et quelques meV). Son existence découle de la (1977) au problème de violation de la symétrie CP en chromodynamique quantique, située au CERN, mais aussi ADMX et beaucoup d'autres.
Comme l'a montré Gerard 't Hooft, la chromodynamique quantique prédit que quelques interactions fortes violeront la symétrie charge+parité. En combinaison avec les effets de l'interaction faible, le paramètre qui quantifie cette violation, noté , constituait une constante fondamentale uniquement accessible par la mesure. Par ailleurs, des interactions violant cette parité de façon importante auraient fourni aux neutrons un moment dipolaire intense. Les observations, qui prouvent l'absence ou la très faible intensité de cet effet, imposent que le paramètre soit très faible, voire nul.
Pourtant, en théorie, ce paramètre peut prendre toute valeur entre 0 et 2π, et il n'existait aucune raison pour qu'il soit faible ou nul : c'est ce qui fut appelé le « problème CP fort ».
Une première solution, naturelle, consistait à supposer qu'au moins un quark du modèle standard était de masse nulle. Alors, le paramètre deviendrait négligeable et le problème de sa valeur serait réglé. Néanmoins, les mesures ont très rapidement invalidé cette théorie en montrant qu'aucun quark observé n'avait de masse nulle ou presque nulle.
En 1977, et Helen Quinn ont proposé une solution plus élégante, en postulant une nouvelle symétrie qui mènerait naturellement à un modèle QCD dans lequel la symétrie CP n'est pas violée. Peu après, Frank Wilczek et Steven Weinberg ont noté que cette symétrie pouvait être interprétée différemment : il est possible de faire de ce paramètre un champ, c'est-à-dire une particule, car selon la théorie quantique des champs, à chaque champ correspond une particule et réciproquement. Ils la nommèrent « axion ». Etant un champ, la valeur de tendrait naturellement vers zéro car les champs tendent à prendre un état d'équilibre à une valeur minimale.
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