Internationella Axion-observatoriet
 IAXO logotyp
| |
| Företrädare | CERN Axion solteleskop |
|---|---|
| Bildning | Juli 2017 på DESY , Hamburg |
| Rättslig status | I förberedelse |
| Syfte | Sök efter mörk materia och energi |
| Huvudkontor | Genève , Schweiz |
| Fält | Astropartikelfysik |
Talesman |
Igor G. Irastorza |
| Hemsida | https://iaxo.web.cern.ch/ |
International Axion Observatory (IAXO) är ett nästa generations axionshelioskop för sökning av solaxioner och axionliknande partiklar. Det är uppföljningen av CERN Axion Solar Telescope (CAST) , som har varit i drift sedan 2003. IAXO kommer att ställas upp genom att implementera helioskopkonceptet som användes i CAST-experimentet till dess största möjliga storlek.
Avsiktsförklaringen för International Axion Observatory lämnades till CERN SPS-kommittén i augusti 2013. IAXO grundades formellt i juli 2017 och fick ett förskottsanslag från European Research Council i oktober 2018. Det kortsiktiga målet med samarbetet är att bygga en förminskad prototypversion av experimentet, kallad Baby-IAXO, som diskuteras för en möjlig plats i DESY , Tyskland.
Baby IAXO
Baby IAXO är en prototyp, nedskalad version av alla delsystem i IAXO. Prototypen är en testversion och kommer att fungera som ett mellansteg för att utforska ytterligare möjliga förbättringar av den verkliga IAXO. Baby IAXO skulle etableras i Hamburg , Tyskland genom samarbetet CERN och DESY. CERN skulle ansvara för att lämna in designrapporterna för prototypmagneter och kryostat , och DESY skulle designa och konstruera den rörliga plattformen tillsammans med den andra infrastrukturen. Datainsamlingen av Baby IAXO är planerad att starta 2025, och i följd kommer IAXO att vara i drift från 2028.
Fysik potential
IAXO kommer i första hand att jaga solaxionerna, tillsammans med potentialen att observera Quantum chromodynamics (QCD) axion i massintervallet 1meV till 1eV. Den förväntas också kunna upptäcka axionliknande partiklar (kända som ALPs) kopplade antingen med fotoner eller elektroner.
QCD-axionerna och ALP:erna förutspås ha ganska likartade egenskaper, och därför kommer IAXO vars primära mål är att observera solaxionerna och fotonkopplade ALP:er också kunna detektera QCD-axionerna och ALP:erna från olika outforskade astrofysiska axionskällor . Det har därför potential att lösa både det starka CP-problemet och problemet med mörk materia , vilket beror på upptäckten av axionpartiklarna.
IAXO tros vara det mest ambitiösa experimentet bland dagens experimentuppsättningar för att observera de hypotetiska axionerna. Det skulle också kunna implementeras senare för att testa modeller av hypoteserade dolda fotoner eller kameleoner .
Experimentuppställning
IAXO kommer i första hand att baseras på ett förbättrat helioskop, med ett signal/brusförhållande på fem storleksordningar högre jämfört med dagens detektorer. Tvärsnittsarean av magneten utrustad med en röntgenfokusoptik är avsedd att öka detta signal till bakgrundsförhållandet . När solaxionerna kommer i kontakt med det magnetiska tvärsnittet omvandlas de till fotoner genom Primakoff-effekten . Dessa fotoner skulle sedan detekteras av röntgendetektorer placerade på teleskopet. Detta innebär att ett större magnetiskt tvärsnitt kommer att leda till en mer intensiv signal.
Det magnetiska delsystemet kommer också att utrustas med ett mekaniskt system som gör att det kan följa solen konsekvent hela dagen, vilket leder till ökad exponering. IAXO-delsystemen som består av magneter, optik och detektorer är planerade att vara helt optimerade för solaxionsdetektorer.
Känsligheten för axion-fotonkopplingsmätningen i IAXO skulle vara 1-1,5 storleksordning högre än den som uppnåtts av tidigare detektorer såsom CAST.
De centrala magnetiska systemen kommer att ha en stor supraledande magnet , konfigurerad på ett toroidformigt flerhålssätt, för att generera ett starkt magnetfält över en större volym. Det kommer att vara en 25 lång magnet, 5,3 m diameter toroid sammansatt av 8 olika spolar. Denna konfiguration beräknas generera ett magnetfält på 2,5 Tesla inom en diameter på 600 mm. Nämnda magnetiska delsystem är inspirerat av ATLAS-experimentet .
IAXO-optik kommer att inspireras av NASAs NuStar röntgensatellit .
Källor tillgängliga för IAXO
Varje partikel som hittas av IAXO kommer att vara åtminstone en subdominant komponent av den mörka materien . Observatoriet skulle kunna observera från ett brett spektrum av källor som anges nedan.
- Kvantkromodynamik Axioner
- Mörk materia Axioner
- Solaxioner
- Axioner från astrofysiska avkylningsanomalier som kylning av vit dvärg , kylning av neutronstjärnor , klothopar , superjättestjärnor som drivs av helium .