Das Chamäleon-Teilchen ist ein hypothetisches Skalarteilchen, das schwächer an Materie bindet als die Schwerkraft und als Kandidat für die Dunkle Energie postuliert wird.
Aufgrund einer nichtlinearen Selbstwechselwirkung besitzt es eine variable effektive Masse, die eine steigende Funktion der Umgebungsenergiedichte ist – folglich wird vorhergesagt, dass die Reichweite der durch das Teilchen vermittelten Kraft in Regionen hoher Dichte sehr gering ist (zum Beispiel auf der Erde, wo sie weniger als 1 mm beträgt), in intergalaktischen Regionen mit geringer Dichte jedoch viel größer: Im Kosmos ermöglichen Chamäleon-Modelle eine Reichweite von bis zu mehreren tausend Parsec. Aufgrund dieser variablen Masse kann die hypothetische fünfte Kraft, die durch das Chamäleon vermittelt wird, den derzeitigen Beschränkungen hinsichtlich der Verletzung des Äquivalenzprinzips, die sich aus terrestrischen Experimenten ableiten lassen, entgehen, selbst wenn sie mit einer Stärke an Materie koppelt, die der Schwerkraft entspricht oder diese übersteigt. Obwohl diese Eigenschaft es dem Chamäleon ermöglichen würde, die derzeit beobachtete Beschleunigung der Expansion des Universums zu erklären, macht sie es auch sehr schwierig, sie experimentell zu überprüfen.
Im Jahr 2021 stellten Physiker die Hypothese auf, dass ein im Dark Matter Detektor Experiment XENON1T gemeldeter Überschuss nicht etwa ein Kandidat für Dunkle Materie, sondern vielmehr ein Kandidat für Dunkle Energie, insbesondere ein Chamäleon-Teilchen sein könnte. Im Juli 2022 wurde dieser Überschuss jedoch durch eine neue Analyse von XENON1T verworfen.
Hypothetische Eigenschaften Chamäleon-Teilchen wurden 2003 von Justin Khoury und Amanda Weltman vorgeschlagen.
In den meisten Theorien skaliert die Masse von Chamäleons mit einer Potenz der lokalen Energiedichte: , wobei
Chamäleons koppeln sich zudem an Photonen, wodurch Photonen und Chamäleons in Gegenwart eines externen Magnetfelds ineinander übergehen können.
Chamäleons lassen sich in hohlen Behältern einschließen, da ihre Masse rapide zunimmt, wenn sie die Behälterwand durchdringen, was dazu führt, dass sie reflektiert werden. Eine Strategie zur experimentellen Suche nach Chamäleons besteht darin, Photonen in einen Hohlraum zu lenken, um die erzeugten Chamäleons einzuschließen, und anschließend die Lichtquelle auszuschalten. Chamäleons würden sich durch das Auftreten eines Nachleuchtens bemerkbar machen, wenn sie wieder in Photonen zerfallen.
Experimentelle Untersuchungen In einer Reihe von Experimenten wurde versucht, neben Axionen auch Chamäleons nachzuweisen.
Das GammeV-Experiment diente der Suche nach Axionen, wurde jedoch auch zur Suche nach Chamäleons genutzt. Es bestand aus einer zylindrischen Kammer, die in ein 5-T-Magnetfeld eingebettet war. An den Enden der Kammer befanden sich Glasfenster, durch die das Licht eines Lasers eintreten und das Nachleuchten austreten konnte. GammeV konnte 2009 eine begrenzte Kopplung an Photonen nachweisen.
Die im November 2010 veröffentlichten CHASE (CHameleon Afterglow SEarch)-Ergebnisse verbesserten die Grenzen für die Masse um zwei Größenordnungen und für die Photonenkopplung um fünf Größenordnungen.
Eine Neutronenspiegel-Messung aus dem Jahr 2014 schloss ein Chamäleonfeld für Werte der Kopplungskonstante aus, wobei das effektive Potential der Chamäleonquanten wie folgt geschrieben wird: , wobei die Massendichte der Umgebung, das Chamäleonpotential und die reduzierte Planck-Masse ist.
Das CERN Axion Solar Telescope (CAST) wurde 2016 als Instrument zur Erkennung von Chamäleons vorgeschlagen.
Literatur
Weblinks
Einzelnachweise
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