在各种或许能够说明宇宙遗落质量的拉子中，人们对于“轴子”（axions）是所知最少的。出人意外的是，人们对于恒星演化的知识有助于定义它们的性质。

在人们为探寻将宇宙结为一体的遗落质量而进行的不断的然而却是零散的工作中，一种假想的（也许是虚幻的）称为“轴子”的粒子时有露面。需要寻找遗落物质的原因是由于观测发现各星系团结合得比可见质量能够说明的要来得更紧密些，而宇宙膨胀的减速度（目前只有不太好的数据）可能也比可见质量允许的要来得更大。几年以前人们还倾向于认为那些不可见的黑暗物质是零质量的中微子组成的，不过这一观点现在远没有那时流行了。

正像他们当初被黑暗遗落物质由中微子组成的观点吸引住了一样，宇宙学家们现在同样又被它由轴子组成的观点吸引住了。与中微子相同，轴子的质量与电子相比应当很小。轴子之间的相互作用应当很小，这样它们在粒子物理实验中偶然被观测到的可能性就可以忽略了。一个困难是，它们应当在β衰变尤其是恒星内部的β衰变之类的弱（核）相互作用过程中大量产生。这可能是一个困难，或者更精确地说，已有三位杨理学家证明了可用关于恒星演化的有关知识来对轴子的性质进行一些限定。

轴子（如果存在的话）属于一族称为戈德斯通玻色子（Goldstone bosons）的假想粒子族。此族粒子的存在（如果确有的话）是由于弱（核）相互作用中的不对称性，这种不对称性由例如电荷宇称联合守恒律不成立而表现出来。

对此族粒子存在的真实性的怀疑与对整个弱相互作用理论本身的怀疑是相一致的。但随着时间的推移弱相互作用理论正得到更充分的证实。

在某些方面，轴子与光子的关系同μ介子与电子的关系是相同的：前者都是后者的较大质量的翻版。因此，高能光子在与电子碰撞时产生轴子（在康普顿效应中）；高能光子与完整原子的碰撞也产生作为原来光子转换产物的轴子，作为较熟悉的轫致辐射的一个变形，电子与较重的带电粒子例知核子碰撞时也会产生代替了（轫致辐射中产生）光子的轴子。但轴子与光子的类似之处也到此为止了；轴子一经产生，它与其他物质只有弱相互作用（这与中微子是相同的），而不会有电磁相互作用。这点可说明为何它们被偶然探测到的可能性极小。

宇宙学正是在这儿起作用了。在恒星内部（或其他任何地方，只要有高能光子或电子与其他物质的相互作用就行）产生的大量轴子一经产生就几乎不可能再湮灭了。因此宇宙中将存在浩如瀚海的轴子，它们可能集中在可见物质聚集处（如果轴子有非零质量的话），例如星系团附近。至于轴子的存在能否说明现今对遗落质量的估计（更不必说是否达到要由引力将宇宙闭合起来所需的数量），这将取决于其数量和单卜轴子的质量。

对于前面提到的三位物理学家Dearborn，Schramm和Steigman所做工作的兴趣主要在于他们是从上述过程的最终产物出发的。如果在恒星中产生了大量轴子，这些轴子必然带走了这些恒星的能量从而有助于其内部冷却。他们并没宣称这是一种创新的看法，但是他们所用的恒星演化模型比先前有的要好得多。在恒星演化过程中，当它经过很长一段消耗氢作为核燃料的阶段（对象太阳这样的恒星这一阶段长达10¹⁰年）而将氢基本消耗完后，随后经过一转换阶段再进入以氨为主要燃料的下一阶段。正是在这一转换阶段中轴子可能起了决定性的作用。这一转换被认为是从一颗主序恒星到红巨星的转换。

在此转换阶段，轴子的产生是重要的，因为氦的燃烧需要恒星的中心有更高的温度。当氢消耗完后，在其燃烧时产生的氦由于自身重量而坍缩，结果使得此恒星中心的温度和密度与恒星的半径和亮度一样有所增加。到了某一时刻，中心温度升高到足以点燃氦。但是如果轴子通量太大，恒星中心温度可能永远达不到氦的着火点；这样此恒星将变得越来越红，越来越暗，越来越小以至最终消失了。

已观测到在质量不比太阳更大的恒星中氦被点燃了，这就提供了确定轴子产额上限的一个判据，至少在假定轴子一经产生就能基本f受干扰地穿过像太阳那样大质量的恒星的外壳时是如此。Dearborn等人认为，一颗恒星在此有决定意义阶段的命运对轴子带走的能量相当灵敏。由于恒星以后阶段的演化及重元素的产生均要求从燃氢到燃氦的转换顺利完成，因此所观测到的宇宙性质要求不能有太多的轴子。

他们的计算只用到了恒星演化开始时氢和氘的宇宙丰度很高，而没有用到对轴子性质的各种假设，这就证明了现有的各种恒星演化模型太复杂了。（上述三位作者指出，尽管如此，这些模型也不能解释旋转效应和磁场效应。）此外，根据他们的计算，必然有下列结论：轴子（或其他有可能替代它的戈德斯通玻色子）的质量没有一个确定的上限。但如果对所涉及的恒星和决定轴子产生率的常数作一些带有一定合理性的假定后，就能给出轴子质量上限为1电子伏特或更小一些。如果轴子（或通过同样方式产生的其他玻色子）确实存在的话，其质量不大可能超过电子质量的百万分之—。

宇宙学家们一直在寻找与其他物质的相互作用极小从而具有长寿命并在宇宙中具有高丰度，并且其质量不能太大（否则将导致太大的遗落质量）的这样一种粒子。看来轴子能使他们满意了。今后看一下这些新的计算结果是否能排除（或符合）近来讨论中的其他一些观点将是一件有趣的事情。

[Nature，1986年2月27 ~ 3月5日]