Aksje zostały po raz pierwszy zaproponowane w kontekście chromodynamiki kwantowej – teorii wyjaśniającej zachowanie kwarków, maleńkich cząstek, które znajdują się na przykład wewnątrz protonów. Aksje i ich nowe sobowtóry „są matematycznie podobne, ale fizycznie zupełnie niepowiązane” – mówi fizyk teoretyczny Helen Quinn z SLAC National Accelerator Laboratory w Menlo Park w Kalifornii, jeden z naukowców, którzy sformułowali teorię stojącą za aksjami. Oznacza to, że naukowcy nie są bliżej rozwiązania problemów z ciemną materią.
Mimo to, nowe badanie po raz pierwszy ujawnia, że zjawisko to ma życie poza zwykłymi równaniami, w formie kwazipartycji. „To rzeczywiście niesamowite” – mówi Gooth z Instytutu Maxa Plancka Fizyki Chemicznej Ciała Stałego w Dreźnie, Niemcy. Idea aksjonów jest „bardzo matematyczną koncepcją, w pewnym sensie, ale wciąż istnieje w rzeczywistości.”
W nowym badaniu naukowcy zaczęli od materiału, który gości rodzaj kwazipartii znanej jako fermion Weyl’a, który zachowuje się tak, jakby był bezmasowy (SN: 7/16/15). Kiedy materiał jest schłodzony, fermiony Weyl’a zostają zablokowane w miejscu, tworząc kryształ. To powoduje, że gęstość elektronów zmienia się w regularny sposób w całym materiale, jak stacjonarna fala ładunku elektrycznego, ze szczytami w fali odpowiadającymi większej ilości elektronów i spadkami odpowiadającymi mniejszej ilości elektronów.
Przyłożenie równoległych pól elektrycznych i magnetycznych do kryształu spowodowało, że fala zaczęła się poruszać tam i z powrotem. To przemieszanie jest matematycznym odpowiednikiem aksji, mówią naukowcy.
Aby potwierdzić, że sloshing ma miejsce, zespół zmierzył prąd elektryczny płynący przez kryształ. Prąd ten rósł szybko, gdy badacze zwiększali natężenie pola elektrycznego, w sposób, który jest odciskiem palca kwazipartnerów aksjonu.
Jeśli naukowcy zmienili kierunek pola magnetycznego tak, że nie było już wyrównane z polem elektrycznym, zwiększony wzrost prądu elektrycznego został utracony, co wskazuje, że kwazipartnerzy aksjonu odeszli. „Ten materiał zachowuje się dokładnie tak, jak można by się spodziewać” – mówi Gooth.
