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카멜레온 입자

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목차

1. 개요

카멜레온 입자는 2003년 제안된 가설적인 입자이다. 카멜레온 입자는 국소 에너지 밀도에 따라 질량이 변하며, 광자와 결합하여 자기장이 존재할 때 서로 진동할 수 있다. 이 입자는 속이 빈 용기에 갇힐 수 있으며, 실험적으로 탐색하기 위해 다양한 실험이 진행되었다. GammeV, CHASE, 중성자 거울 측정 등의 실험을 통해 카멜레온 입자의 존재 가능성을 탐색하고, 관련된 제한을 설정하려는 시도가 있었다. 또한, CERN 액시온 태양 망원경이 카멜레온 입자 탐지 도구로 제안되었다.

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카멜레온 입자
입자 정보
이름카멜레온
상태가상
구성알 수 없음
상호작용중력, 전기약력
질량주변 에너지 밀도에 따라 변동
전기 전하0
스핀0

2. 가설적 특성

카멜레온 입자는 2003년 코리(Khoury)와 웰트만(Weltman)에 의해 제안되었다.

대부분의 이론에서 카멜레온의 질량은 국소 에너지 밀도의 특정 지수에 따라 확장된다: m_\text{eff} \sim \rho^\alpha, 여기서 \alpha \simeq 1.

카멜레온은 또한 광자와 결합하여 외부 자기장이 존재할 때 광자와 카멜레온이 서로 진동할 수 있게 한다.[9]

카멜레온은 속이 빈 용기에 갇힐 수 있는데, 이는 용기 벽을 통과할 때 질량이 빠르게 증가하여 반사되기 때문이다. 실험적으로 카멜레온을 탐색하는 한 가지 전략은 광자를 공동 안으로 향하게 하여 생성된 카멜레온을 가두고 광원을 끄는 것이다. 카멜레온은 광자로 다시 붕괴되면서 잔광이 나타나는 것으로 나타난다.[10]

3. 실험적 탐색

여러 실험에서 액시온과 함께 카멜레온 입자를 탐지하려는 시도가 있었다.[11] GammeV 실험,[12] CHASE 실험,[14] 중성자 거울 측정,[15] CERN 액시온 태양 망원경(CAST)[16] 등이 그 예시이다.

3. 1. GammeV 실험

액시온과 함께 카멜레온 입자를 탐지하려는 시도가 여러 실험에서 있었다.[11]

GammeV 실험[12]은 액시온 탐색을 위한 것이었지만, 카멜레온 입자를 찾는 데에도 사용되었다. 이 실험은 5 T 자기장 안에 삽입된 원통형 챔버로 구성되어 있다. 챔버의 양쪽 끝은 유리 창문으로 되어 있어 레이저에서 나오는 빛이 들어오고 잔광이 나갈 수 있도록 설계되었다. GammeV는 2009년에 광자와의 결합에 대한 제한을 설정했다.[13]

3. 2. CHASE 실험

CHameleon Afterglow SEarch (CHASE) 실험은 2010년에 결과를 발표했는데,[14] 질량에 대한 제한을 2배, 광자 결합에 대한 제한을 5배 향상시켰다.

3. 3. 중성자 거울 측정

2014년 중성자 거울 측정은 결합 상수 \beta > 5.8 \times 10^8의 값에 대해 카멜레온 장을 배제했는데,[15] 여기서 카멜레온 양자의 유효 포텐셜은 V_{\text{eff}}=V(\Phi)+e^{\beta \Phi/M'_\text{P}} \rho로 작성되며, \rho는 환경의 질량 밀도, V(\Phi)는 카멜레온 포텐셜, M'_\text{P}는 환원 플랑크 질량이다.

3. 4. CERN 액시온 태양 망원경 (CAST)

CERN 액시온 태양 망원경(CAST)은 카멜레온 입자를 탐지하는 도구로 제안되었다.[16]

참조

[1] 논문 Tiny fountain of atoms sparks big insights into dark energy
[2] 논문 Chameleon cosmology
[3] 뉴스 Have we detected dark energy? Scientists say it's a possibility https://phys.org/new[...] University of Cambridge 2021-10-18
[4] 뉴스 Signal From The XENON1T Experiment May Be A Hallmark Of Dark Energy https://www.forbes.c[...] Forbes 2021-10-18
[5] 논문 Direct detection of dark energy: The XENON1T excess and future prospects 2021-09-15
[6] 웹사이트 A new dark matter experiment quashed earlier hints of new particles https://www.sciencen[...] 2022-07-22
[7] 논문 Search for New Physics in Electronic Recoil Data from XENONnT 2022-07-22
[8] 논문 Dark Matter Detector Delivers Enigmatic Signal https://physics.aps.[...] 2020-10-12
[9] 논문 Catastrophic consequences of kicking the chameleon
[10] 서적 Proceedings of Identification of dark matter 2008 — PoS(idm2008)
[11] 논문 Search for chameleon scalar fields with the axion dark matter experiment
[12] 웹사이트 GammeV experiment at Fermilab http://gammev.fnal.g[...]
[13] 논문 Search for Chameleon Particles Using a Photon-Regeneration Technique 2009-01-22
[14] 서적 Proceedings of 35th International Conference of High Energy Physics — PoS (ICHEP 2010) 2011
[15] 논문 Gravity Resonance Spectroscopy Constrains Dark Energy and Dark Matter Scenarios 2014-04-16
[16] 논문 Search for chameleons with CAST 2015-03-16


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