Buscando por partículas parecidas com Axion através da decaída de fótons
Nova busca por partículas do tipo axion dá limites para a existência através da decaída de fótons.
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Índice
Os cientistas estão em busca de novas partículas que possam ajudar a entender melhor o universo. Uma dessas partículas é a partícula do tipo axion (ALP). Este artigo vai resumir a busca por essas partículas olhando como elas decaem em dois Fótons, que são as unidades básicas da luz.
O que são partículas do tipo axion?
Partículas do tipo axion são partículas teóricas que funcionam como um tipo especial de partícula chamada axion. Elas são interessantes porque podem ajudar a explicar algumas grandes questões na física, como por que certas forças são mais fortes que outras. Essas partículas estão ligadas a várias teorias na física, incluindo aquelas que tentam explicar a matéria escura, que é uma parada misteriosa que compõe uma grande parte do universo.
O Experimento
Para encontrar essas partículas do tipo axion, os cientistas usaram um dispositivo chamado Detector BESIII. Com esse dispositivo, eles coletaram cerca de 10 bilhões de eventos de colisões entre partículas. Nessas colisões, o objetivo era procurar um tipo específico de Decaimento onde uma partícula se transforma em dois fótons. Esse decaimento é importante porque, se acontecer, pode ser um sinal de que partículas do tipo axion existem.
Coleta de Dados
A coleta de dados aconteceu em um acelerador de partículas onde as partículas são colididas em altas velocidades. A energia criada por essas colisões permite que os cientistas procurem processos raros, como o decaimento em dois fótons. Os experimentos ocorreram ao longo de um período em que a equipe reuniu muitos dados para garantir que fossem estatisticamente significativos.
Identificando o Decaimento
Quando os pesquisadores analisam os dados, eles procuram eventos que combinam com as características do decaimento em dois fótons. Eles filtraram eventos que não se encaixavam no padrão esperado. A equipe usou técnicas avançadas para distinguir entre resultados interessantes e ruído de fundo de outros processos.
Métodos Usados
Detecção de Fótons: O detector captura a luz emitida pelas partículas. Ele usa uma configuração especial para distinguir entre sinais genuínos e ruído.
Seleção de Eventos: Os eventos são cuidadosamente selecionados com base em critérios para aumentar as chances de encontrar o decaimento desejado. Os eventos devem ter pelo menos três candidatos a fóton.
Reconstrução: As propriedades dos eventos são reconstruídas usando algoritmos complexos para garantir que os resultados sejam confiáveis.
Estudos de Fundo: Os pesquisadores consideraram outros processos que poderiam imitar o sinal que estavam procurando. Eles fizeram isso simulando processos físicos conhecidos.
Resultados
Depois de analisar os dados, os cientistas não encontraram evidências claras das partículas do tipo axion que estavam procurando. Eles estabeleceram limites sobre quão provável é a existência dessas partículas com base em seus experimentos. Esses limites são significativos porque ajudam a refinar as teorias sobre partículas do tipo axion, restringindo os intervalos de massa e constantes de acoplamento.
Implicações Teóricas
As descobertas têm implicações para várias teorias além do Modelo Padrão da física de partículas. Partículas do tipo axion são previstas em muitas extensões desse modelo, que é nossa melhor compreensão atual das interações das partículas. O trabalho teórico sugere que elas podem ajudar a explicar a matéria escura e outras questões não resolvidas na física.
Conclusão
A busca por partículas do tipo axion através do decaimento em di-fótons é um passo significativo para entender o universo em um nível fundamental. Embora a busca não tenha tido resultados positivos desta vez, os limites estabelecidos sobre sua existência são valiosos para pesquisas futuras e ajudam a refinar nossa compreensão dos mistérios do universo. Este trabalho ilustra a dedicação dos cientistas em desvendar as complexidades do mundo físico, usando técnicas de ponta para expandir os limites do conhecimento.
Direções Futuras
Os próximos passos envolverão mais experimentos e coleta de dados para fortalecer a busca. À medida que a tecnologia avança, os pesquisadores poderão analisar conjuntos de dados ainda maiores e, possivelmente, descobrir novas partículas que podem fornecer insights sobre a natureza fundamental da realidade. Os cientistas permanecem otimistas e comprometidos em encontrar respostas para as perguntas profundas que ainda persistem no campo da física.
Título: Search for di-photon decays of an axion-like particle in radiative $J/\psi$ decays
Resumo: We search for the di-photon decay of a light pseudoscalar axion-like particle, $a$, in radiative $J/\psi$ decays, using 10 billion $J/\psi$ events collected with the BESIII detector. We find no evidence of a signal and set upper limits at the $95\%$ confidence level on the product branching fraction $\mathcal{B}(J/\psi \to \gamma a) \times \mathcal{B}(a \to \gamma \gamma)$ and the axion-like particle photon coupling constant $g_{a \gamma \gamma}$ in the ranges of $(3.7-48.5) \times 10^{-8}$ and $(2.2 -101.8)\times 10^{-4}$ GeV$^{-1}$, respectively, for $0.18 \le m_a \le 2.85$ GeV/$c^2$. These are the most stringent limits to date in this mass region.
Autores: BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, O. Afedulidis, X. C. Ai, R. Aliberti, A. Amoroso, M. R. An, Q. An, Y. Bai, O. Bakina, I. Balossino, Y. Ban, H. -R. Bao, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, J. F. Chang, G. R. Che, G. Chelkov, C. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. L. Chen, S. M. Chen, T. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, Y. B. Chen, Y. Q. Chen, Z. J. Chen, Z. Y. Chen, S. K. Choi, G. Cibinetto, S. C. Coen, F. Cossio, J. J. Cui, H. L. Dai, J. P. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, F. De Mori, B. Ding, X. X. Ding, Y. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, M. C. Du, S. X. Du, Z. H. Duan, P. Egorov, Y. H. Fan, J. Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Fang, Y. Q. Fang, R. Farinelli, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, Y. T. Feng, K. Fischer, M. Fritsch, C. D. Fu, J. L. Fu, Y. W. Fu, H. Gao, Y. N. Gao, Yang Gao, S. Garbolino, I. Garzia, L. Ge, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, E. M. Gersabeck, A. Gilman, K. Goetzen, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, S. Gramigna, M. Greco, M. H. Gu, Y. T. Gu, C. Y. Guan, A. Q. Guo, L. B. Guo, M. J. Guo, R. P. Guo, Y. P. Guo, A. Guskov, J. Gutierrez, K. L. Han, T. T. Han, W. Y. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. K. He, K. L. He, F. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, T. Holtmann, P. C. Hong, G. Y. Hou, X. T. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, B. Y. Hu, H. M. Hu, J. F. Hu, T. Hu, Y. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, T. Hussain, F. Hölzken, N. Hüsken, N. in der Wiesche, J. Jackson, S. Jaeger, S. Janchiv, J. H. Jeong, Q. Ji, Q. P. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, X. Q. Jia, Z. K. Jia, H. B. Jiang, P. C. Jiang, S. S. Jiang, T. J. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, X. M. Jing, T. Johansson, S. Kabana, N. Kalantar-Nayestanaki, X. L. Kang, X. S. Kang, M. Kavatsyuk, B. C. Ke, V. Khachatryan, A. Khoukaz, R. Kiuchi, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. Kuessner, X. Kui, N. Kumar, A. Kupsc, W. Kühn, J. J. Lane, P. Larin, L. Lavezzi, T. T. Lei, Z. H. Lei, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. H. Li, Cheng Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. N. Li, Hui Li, J. R. Li, J. S. Li, J. W. Li, K. Li, K. L. Li, L. J. Li, L. K. Li, Lei Li, M. H. Li, P. R. Li, Q. X. Li, S. X. Li, T. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. H. Li, X. L. Li, X. Y. Li, Y. G. Li, Z. J. Li, Z. X. Li, C. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, L. Z. Liao, Y. P. Liao, J. Libby, A. Limphirat, D. X. Lin, T. Lin, B. J. Liu, B. X. Liu, C. Liu, C. X. Liu, F. Liu, F. H. Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. H. Liu, H. M. Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. Y. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, L. Liu, L. C. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. 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Rivetti, M. Rolo, G. Rong, Ch. Rosner, S. N. Ruan, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, K. Schoenning, M. Scodeggio, K. Y. Shan, W. Shan, X. Y. Shan, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, H. Shi, H. C. Shi, J. L. Shi, J. Y. Shi, Q. Q. Shi, X. Shi, J. J. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. J. Song, Y. X. Song, S. Sosio, S. Spataro, F. Stieler, Y. J. Su, G. B. Sun, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, K. Sun, L. Sun, S. S. Sun, T. Sun, W. Y. Sun, Y. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. T. Sun, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, Y. A. Tang, L. Y. Tao, Q. T. Tao, M. Tat, J. X. Teng, V. Thoren, W. H. Tian, Y. Tian, Z. F. Tian, I. Uman, Y. Wan, S. J. Wang, B. Wang, B. L. Wang, Bo Wang, C. W. Wang, D. Y. Wang, F. Wang, H. J. Wang, J. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, M. Wang, N. Y. Wang, S. Wang, T. Wang, T. J. Wang, W. Wang, W. P. Wang, X. Wang, X. F. Wang, X. J. Wang, X. L. Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. L. Wang, Y. N. Wang, Y. Q. Wang, Yaqian Wang, Yi Wang, Z. Wang, Z. L. Wang, Z. Y. Wang, Ziyi Wang, D. H. Wei, F. Weidner, S. P. Wen, C. Wenzel, U. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke, L. Wollenberg, C. Wu, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, X. Wu, X. H. Wu, Y. Wu, Y. H. Wu, Y. J. Wu, Z. Wu, L. Xia, X. M. Xian, T. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, S. Y. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, X. H. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, C. F. Xu, C. J. Xu, G. F. Xu, H. Y. Xu, M. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, W. Xu, W. L. Xu, X. P. Xu, Y. Xu, Y. C. Xu, Z. P. Xu, Z. S. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, X. Q. Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, T. Yang, Y. Yang, Y. F. Yang, Y. X. Yang, Z. W. Yang, Z. P. Yao, M. Ye, M. H. Ye, J. H. Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu, G. Yu, J. S. Yu, T. Yu, X. D. Yu, Y. C. Yu, C. Z. Yuan, L. Yuan, S. C. Yuan, Y. Yuan, Z. Y. Yuan, C. X. Yue, A. A. Zafar, F. R. Zeng, S. H. Zeng, X. Zeng, Y. Zeng, X. Y. Zhai, Y. C. Zhai, Y. H. Zhan, A. Q. Zhang, B. L. Zhang, B. X. Zhang, D. H. Zhang, G. Y. Zhang, H. Zhang, H. C. Zhang, H. H. Zhang, H. Q. Zhang, H. Y. Zhang, J. Zhang, J. J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J. X. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, Jianyu Zhang, L. M. Zhang, Lei Zhang, P. Zhang, Q. Y. Zhang, S. H. Zhang, Shulei Zhang, X. D. Zhang, X. M. Zhang, X. Y. Zhang, Y. Zhang, Y. T. Zhang, Y. H. Zhang, Yan Zhang, Z. D. Zhang, Z. H. Zhang, Z. L. Zhang, Z. Y. Zhang, G. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, L. Zhao, Lei Zhao, M. G. Zhao, R. P. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, X. Zhong, H. Zhou, L. P. Zhou, S. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. Z. Zhou, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, L. Zhu, L. X. Zhu, S. H. Zhu, S. Q. Zhu, T. J. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, J. H. Zou, J. Zu
Última atualização: 2024-08-06 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2404.04640
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2404.04640
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
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