卡弗利宇宙物理和数学研究所 对介子粒子进行的CP对称运算
我们说，如果我们观察到原始系统(图1中的第一帧
1)衰变为不同于阴极保护转换系统的粒子
信用:卡弗利·IPMU 20世纪70年代，物理学家发现了粒子物理标准模型的一个问题——该理论描述了自然界四种基本力中的三种(电磁、弱和强相互作用；第四是重力)
他们发现，虽然该理论预测我们宇宙中的粒子和力之间的对称性以及镜像版本应该被打破，但实验表明情况并非如此
理论和观测之间的这种不匹配被称为“强宇称问题”——宇称代表电荷+宇称
CP问题是什么，为什么困扰科学家近半个世纪？ 在标准模型中，电磁在C(电荷共轭)下是对称的，用反粒子代替粒子；p(宇称)，用它们的镜像对应物替换所有粒子；时间反转，用时间上的倒退来代替时间上的前进，以及对称操作的组合
这意味着对电磁相互作用敏感的实验不应该能够区分原始系统和已经被上述任何一种对称操作转换的系统
在电磁相互作用的情况下，理论与观测结果非常吻合
正如所料，问题在于两种核力量之一——强相互作用
事实证明，对于弱相互作用和强相互作用，该理论允许违反组合对称操作CP(在镜子中反射粒子，然后将粒子变为反粒子)
然而，到目前为止，只观察到弱相互作用的阴极保护违规
更具体地说，对于弱相互作用，CP破坏发生在大约1/1000的水平，并且许多科学家预计强相互作用也会发生类似水平的破坏
然而，实验主义者已经广泛地寻找了违反CP的情况，但是没有用
如果它确实发生在强相互作用中，它会被抑制十亿分之一以上(109)
美国西弗吉尼亚的格林班克望远镜
信用:GBO / AUI /国家科学基金会 1977年，理论物理学家罗伯托·佩切伊和海伦·奎因提出了一个可能的解决方案:他们假设了一种新的对称性，这种对称性抑制了强相互作用中违反CP的项s，从而使理论与观测相匹配
不久之后，史蒂芬·温伯格和弗兰克·维尔泽克——两人分别于1979年和2004年获得诺贝尔物理学奖——意识到这个机制创造了一个全新的粒子
威尔切克最终将这种新粒子命名为“axion”，以一种同名的流行洗洁精命名，因为它能够解决严重的CP问题
轴子应该是非常轻的粒子，数量非常多，并且不带电荷
由于这些特征，轴子是极好的暗物质候选者
暗物质约占宇宙质量的85%，但它的基本性质仍然是现代科学最大的谜团之一
发现暗物质是由轴子组成的将是现代科学最伟大的发现之一
1983年，理论物理学家皮埃尔·西克维发现轴子还有另一个显著的特性:在电磁场存在的情况下，它们有时会自发转换成易于探测的光子
曾经被认为完全不可探测的东西，只要轴子的浓度足够高，磁场足够强，就有可能被探测到
中子星周围有一些宇宙中最强的磁场
由于这些物体也非常巨大，它们也能吸引大量轴子暗物质粒子
因此，物理学家提议在中子星周围寻找轴子信号
现在，一个国际研究小组，包括卡弗利宇宙物理和数学研究所(卡弗利·IPMU)博士后奥斯卡·马西亚斯，已经用两台射电望远镜完成了这项工作
美国的伯德·格林班克望远镜和德国的埃弗斯贝格100米射电望远镜
这次搜索的目标是附近两颗已知具有强磁场的中子星，以及据估计拥有5亿颗中子星的银河系中心
该小组对1-GHz范围内的无线电频率进行了采样，对应于5-11微电子伏特的轴子质量
由于看不到信号，研究小组能够对几微电子伏特质量的轴子暗物质粒子施加迄今为止最强的限制
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