Postdok Andrea Gallo Rosso, Fysikum. Foto: Gunilla Häggström.

Historien om de svårfångade axionerna

Axioner är hypotetiska partiklar som i slutet av 70-talet teoretiserades av partikelfysikerna Roberto Peccei och Helen Quinn (och senare SU-professorn Frank Wilczek och Steven Weinberg) för att lösa (eller rensa upp) teoretiska problem inom partikelfysikens standardmodell. Detta förklarar deras namn, som enligt uppfinnaren Frank Wilczek är lånat från ett tvättmedelsmärke.  Om de existerar skulle deras närvaro i universum också kunna lösa problemet med mörk materia, en av de viktigaste öppna frågorna inom partikel- och astropartikelfysiken. ALPHA-experimentet (Axion Longitudinal Plasma HAloscope) syftar till att upptäcka kosmologiska axioner i den kontrollerade miljön i ett laboratorium. I det här fallet Sloane Laboratory vid Yale (USA).

Bygga detektorn med potential att upptäcka axioner

ALPHA-konsortiet arbetar för att upptäcka axion och bidra till att förklara universums underliggande struktur. Genom att använda ett filamentärt metamaterial för att skapa ett konstgjort plasma med designeregenskaper kommer ALPHA att skapa en slags ”radio” som kan fånga axionens mörka materia.
— Med den här finansieringen och även den tidigare finansieringen från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse är vi redo att börja utveckla och bygga den här detektorn som har potential att upptäcka axioner, säger Jón Gudmundsson, senior forskare i Stockholm och nuvarande talesperson för ALPHA-samarbetet.
I det övergripande samarbetet ingår elva institutioner, förutom Stockholms universitet, bland annat universiteten i Berkeley, Yale, Colorado, MIT, Johns Hopkins, Wellesley, Arizona State, ITMO, Cambridge och Oak Ridge National Laboratory.

Bidrag till analysen av axioner

Postdoktor Andrea Gallo är forskare i astropartikelfysik vid Fysikum, Stockholms universitet.
— Jag är född i Turin, Italien, och 2019 disputerade jag vid Gran Sasso Science Institute (GSSI) i L'Aquila, en stad ganska nära Rom, säger Andrea.
Hans doktorsexamen handlade om analys av supernovaneutriner, som han fortsatte direkt efter med en postdoc vid Laurentian University (ON, Kanada). I mars 2021 kom han till Stockholm och Fysikum. Han arbetar nu i ALPHA-experimentet, i ett projekt som bidrar till simulering och analys av axionexperiment.
— Experimentet är för närvarande under uppbyggnad vid Yale University. Förhoppningsvis kommer vi att kunna läsa av data under de kommande åren. Tanken är att använda ett starkt magnetfält för att omvandla axioner till fotoner, det vill säga radiovågor. Detta är en skänk från ovan för experimentella fysiker. Det kan dock vara en utmaning att identifiera signalen. Det är där våra analysverktyg kan komma väl till pass.

Axioner driver på framsteg som ingen någonsin kan ta ifrån oss

— Uppgiften är utmanande, men tekniken är lovande. Utvecklingen är resultatet av ett samarbete mellan fysiker inom fasta tillstånd, elektroingenjörer, partikelfysiker och till och med matematiker. Trots att axioner är hypotetiska driver de på en utveckling som är mycket verklig, säger postdoktor Andrea Gallo Rosso.

Mer information

Kontakta Andrea Gallo Rosso

Dark matter: our new experiment aims to turn the ghostly substance into actual light - Article in The Conversation

Axion DM