我们终于知道在哪里寻找宇宙中最受欢迎的粒子

喜欢极端旋转的中子星可能正在产生宇宙中最受追捧的粒子之一。

这些基本粒子被称为轴子，迄今为止它们纯粹是假设的。不过，如果我们真的设法找到了它们，我们就可以解决宇宙中一些最大的问题，包括至少一种暗物质的同一性.

这些快速旋转的恒星在捕获轴子方面应该如此高效，以至于难以捉摸的粒子可能会被隔离在足够高的数量上，以最终检测到。这将为我们提供一些关于轴子的性质和特性的重要线索，例如它的质量。

自从物理学家在 1970 年代提出轴子的存在以来，天文学家一直在寻找有关轴子的线索。一个有点像中微子，t嘿，被认为与其他物质的相互作用很弱，因此很难被检测到。

但是，如果它们在一定的质量范围内，它们就会被预测为与暗物质完全一样，从而导致明显的引力效应，而这种效应不能仅仅根据宇宙中正常物质的数量来解释。

从理论上讲，在足够强的磁场存在下，轴子很容易衰变成成对的光子，从而有效地使它们可见。在强磁场附近没有容易确定的光源的情况下发现过多的光可能是轴子衰变的迹象。

中子星具有令人难以置信的大磁场。这些天体是大质量恒星的核心，这些恒星已经变成超新星，坍缩成炽热的超致密物质，它们被挤压在一起，它们的行为很像一个城市大小的单个原子核。

从这个物体旋转出来的磁场是比地球强大数万亿倍;强到可以杀死你，如果其他中子星特性没有先到达那里.

脉冲星是一种中子星，但有一个额外的扭曲：它以极高的速度旋转，通常快到毫秒级。当它这样做时，强大的无线电发射光束从脉冲星的两极发射出来，因此它似乎在太空中跳动就像一座宇宙灯塔。这种自旋还有另一个效果：它似乎增加了中子星磁场的威力。

阿姆斯特丹大学的物理学家 Dion Noordhuis 和他的同事去年发表了一篇论文，发现这些快速旋转的恒星能够产生每分钟 50 位轴数.当它们从恒星中逸出时，这些轴子会穿过它的磁场并转化为光子，使脉冲星比它应该的亮亮一点。

分析了许多脉冲星，他们无法检测到任何额外的光。这并不意味着这些假设的粒子不存在;只是，如果存在轴子，它们可能产生的信号就会受到更严格的限制。

根据一篇继续先前研究的新论文，被恒星的极端引力困住的轴子也应该产生信号。随着时间的推移——也许是数百万年的时间尺度——轴子应该在脉冲星附近积累，持续中子星的生命周期，在恒星表面产生一个微弱的朦胧层。

根据该团队的分析，这些轴子云（如果存在的话）对于中子星来说应该是正常的，这意味着它们最多存在，如果不是全部的话。而且它们应该非常密集，比局部高出大约 20 个数量级暗物质密度，这意味着它们应该反过来产生可检测的特征，因为光子没有泄漏。

我们不确定这个签名会采取什么形式，但该团队提出了两种主要的可能性。一个是连续信号，脉冲星无线电频谱中的一条窄线，其频率对应于轴子的质量。我们不知道这个质量是什么，但光谱中这条线的缺失可以缩小它的范围。

另一个是中子星寿命结束时的光爆发，即它停止发射辐射的点。预计这个过程自然需要数万亿年;宇宙还不够古老，它还没有发生，所以我们不太可能很快观察到垂死的中子星的任何轴子爆发。这使得 continuous 信号成为最好的选择。

与过多的光线一样，研究人员无法找到附近脉冲星周围存在中子星轴子云的证据。但是，由于未被探测到，在一定范围内对轴子的质量进行了最强的约束，而不需要依赖轴子是暗物质的假设。

这项研究还为未来的搜索铺平了道路，为我们提供了寻找和理解这种神秘、难以捉摸的粒子特性的新方法。

该研究已发表在物理检查X.

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