Axion dynamics in spin -1/2 quantum plasmas

Os axiões, partículas hipotéticas propostas como uma solução elegante para o problema da violação de simetria CP em Cromodinâmica quântica (QCD), ganharam atenção como candidatos promissores a matéria escura. Consequentemente, tem havido um grande interesse em compreender as suas interações com a matéria e a luz em condições específicas.

Este trabalho investiga o comportamento dos axiões em plasmas quânticos de spin-1/2, com particular incidência em regimes de alta densidade e baixa temperatura, onde os efeitos de spin e as interações axião-eletrão podem revelar novas dinâmicas. Utilizando técnicas da teoria quântica dos campos e da física dos plasmas, esta investigação desenvolve uma nova teoria de Eletrodinâmica-axião quântica, capaz de descrever a dinâmica dos axiões em plasmas quânticos de spin-1/2.

O estudo examina a hibridação dos modos bosónicos presentes neste ambiente (axiões, plasmões e magnões) e explora os seus efeitos na propagação de ondas electrostáticas e electromagnéticas, determinando a sua nova relação de dispersão. Estas descobertas não só aumentam a nossa compreensão das interações axiónicas em plasmas quânticos, como também visam inspirar novos métodos de deteção de axiões em ambientes de plasma de estado sólido e ultra-frio, criando potencialmente novas abordagens experimentais na física axiónica.