アクシオン（axion）

　アクシオンあるいはアキシオンとは、素粒子物理学において、強い相互作用を記述する量子色力学に関連してその存在が期待されている仮説上の素粒子である。現在未発見の粒子である。

量子色力学においては、電荷共役と空間反転のオペレータであるCP変換を施した場合、理論は一般には不変にならない。すなわち、量子色力学でCP対称性が成り立つのは特別な場合である。 これは量子色力学での真空がもつ位相が一般にはゼロでないことを意味する。さらに標準模型ではそれと全く関係のないクォークの質量行列の位相を足しあげた後でゼロになることが必要である。 量子色力学におけるCP対称性の破れは中性子の電気双極子などを通して観測できるが、観測事実により、きわめて高い精度でCP対称性が成立していることが分かってきた。 物理的根拠の異なる二つの量が高い精度で相殺されるのは極めて不自然なことであり、何らかの説明が必要であると考えられた。 この問題は強いCP問題（strong CP problem）と呼ばれている。

アクシオンが存在すれば、その謎をいとも簡単に説明してくれる。このような特性を持つ素粒子があるとすれば、これまで行われてきた実験や観測、宇宙論と矛盾しないようなものであると考えられる。そのような検討の結果、質量は電子の約1億分の1以下という非常に微小なものだと考えられている。 さらにはアクシオンは強い磁場の中で光に変わると予測されており、この性質を利用して検出が世界各国で試みられている。たとえば東京大学のグループは、太陽から飛来するアクシオンを強磁場を印加してX線に変換し検出する試みを行っている。暗黒物質の候補にもあげられているため、京都グループはリドベルグ原子を用いて検出する独自のアイディアにより探索を続けている。アメリカのグループは、超伝導磁石を用いた強磁場の元で暗黒物質のアクシオンが電磁波に変換して検出を試みる最先端にいる。最近では素粒子実験物理学のメッカであるヨーロッパのCERNにおいても、太陽から飛来するアクシオンを大変高い感度で検出を試みる実験が進められている。

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