Uma proposta de investigação da eletrodinâmica axiônica utilizando-se guias de onda.

Abstract

Nesse trabalho, fizemos uma breve revisão da formulação lagrangiana do eletromagnetismo e buscamos entender as consequências teóricas do acoplamento entre o campo eletromagnético e o campo axiônico, entendido como um campo escalar regido pela equação de Klein-Gordon. Para realizar tal estudo propusemos um experimento simples em eletrodinâmica axiônica no qual buscamos entender a propagação de ondas eletromagnéticas confinadas em guias de onda. O fenômeno central que estudamos foi o da conversão de fótons em áxions, e vice-versa, quando na presença de um campo magnético externo. Ilustramos um experimento no qual um sinal eletromagnético é disparado no interior de um guia de onda imerso em um campo magnético externo e posteriormente convertido em áxion, o qual livremente se propaga para um segundo guia vizinho onde finalmente se reconverte em um novo sinal eletromagnético. Determinamos condições para a ocorrência do deste fenômeno, as quais foram usadas para ilustrar que nossa proposta de experimento é capaz de acessar áxions de massa na ordem de 10−7 eV em guias típicos operando em frequências da ordem de 10 GHz. Por fim, pela determinação da razão entre a potência do sinal final e potência do sinal inicial, ilustramos que nossa proposta é capaz de acessar valores na ordem de 10−10 GeV−1 para a constante que dita a intensidade do acoplamento entre áxion e fóton.