Tweeter button Facebook button Youtube button

Пятая сила

27/05/2016
By
Атилла Краснахоркаи

Атилла Краснахоркаи

Ученые из Венгрии нашли намеки на существование физики за пределами Стандартной модели устройства микромира. Они открыли свидетельства наличия не четырех, а пяти фундаментальных сил природы.

В конце прошлого года Атилла Краснахоркаи (Attila Krasznahorkay) из Института ядерной физики Венгерской академии наук в Дебрецене и его коллеги опубликовали статью, в которой они рассказали о необычных результатах наблюдений за тем, что происходит при переходе атома бериллия-8 из возбужденного в нормальное состояние при синтезе бериллия во время бомбардировки листа лития протонами.

Как рассказывают ученые, при определенных обстоятельствах этот процесс приводит к рождению не фотонов, а пар электрон-позитрон, своеобразных нестабильных мини-атомов из частиц материи и антиматерии. Сам по себе этот факт не является необычным – такие процессы происходят в природе и в космосе регулярно. Удивительным было то, как происходило рождение этих частиц.

Поставить электроны в угол

Стандартная модель физики предсказывает, что частота появления подобных пар будет сильно зависеть от того, под какими углами будут разлетаться формирующиеся электроны и позитроны – чем больше этот угол, тем меньше должно возникать «атомов» позитрония, как называют такие конструкции ученые.

К большой неожиданности Краснахоркаи и его коллег, происходило нечто иное – когда угол разлета приближался к отметке в 140 градусов, число электрон-позитронных пар резко вырастало. Это указало на то, что в данном процессе замешаны некие частицы или силы, выходящие за пределы Стандартной модели.

Как полагают венгерские физики, подобное поведение бериллия-8 связано с тем, что его ядра во время их формирования в листе лития испускают особый сверхлегкий бозон, частицу-переносчик одного из четырех фундаментальных взаимодействий, который распадается на электрон и позитрон.

Краснахоркаи полагает, что данная частица, чья масса составляет примерно 17 МэВ (мегаэлектронвольт), является так называемым «темным фотоном» – переносчиком электромагнитных взаимодействий, способных влиять на поведение частиц темной материи.

Протонофобия

Подобные заявления и результаты экспериментов привлекли внимание теоретиков из университета Калифорнии в Ирвине (США), которые считают, что команде Краснахоркаи удалось открыть нечто большее – пятую фундаментальную силу, которая воздействует на материю наравне с гравитацией, электромагнетизмом, слабыми и сильными ядерными силами.

Ее переносчиком является та частица, которую открыли венгерские физики – калифорнийские ученые предлагают назвать ее «протонофобным Х-бозоном». Подобное название объясняется тем, что они полагают, что данная частица взаимодействует не с протонами и электронами, как обычные фотоны и их «темные» собратья, а с электронами и нейтронами.

Другие ученые не согласны с подобной интерпретацией результатов Краснахоркаи и его коллег. Опрошенные Nature физики считают, что подобное поведение маловероятно, хотя в принципе и возможно, а другие советуют дождаться повторной проверки экспериментов венгерских физиков, которую проведет коллаборация DarkLight в ближайший год. Начало второго периода эксплуатации Большого адронного коллайдера

«В исходной экспериментальной работе, на которой основаны эти теоретические построения, говорится о том, что наблюдения за переходами между возбужденными состояниями атома бериллия-8 дают результаты, расходящиеся с нынешним теоретическим описанием. Всяческие отклонения в ядерной физике возникают регулярно, поскольку адекватно сосчитать спектр возбуждений ядер, путь даже легких, крайне тяжело», — прокомментировал исследование Игорь Иванов, известный российский физик и популяризатор науки.

Как пишет Иванов, схожие необъяснимые всплески и аномалии находили и раньше в ходе наблюдений за поведением нейтрино и в ходе экспериментов на БАК, которые впоследствии «рассасывались» по мере накопления данных и повышения точности детекторов.

«Поэтому и в этом случае это практически гарантированно плохо описываемый эффект ядерной физики. Ну а теоретическая статья, по которой написана заметка в Nature News, это просто стандартная для теоретиков работа — предположим, что отклонение реально, и поспекулируем на тему, какая это могла бы быть "новая физика». Они имеют на это право", — заключает ученый.


Венгерских физиков заподозрили в открытии новой фундаментальной силы

Физики-теоретики из университетов Кентукки и Калифорнии предположили существование нового типа взаимодействий, действующих на масштабах атомных ядер. Его переносчиком является частица, открытая годом ранее венгерскими физиками при изучении распадов бериллия-8. Предложенная учеными интерпретация результатов расходится с интерпретацией авторов открытия, но, как отмечает Роувен Эссиг, физик-теоретик из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни Брук, «Не поставить эксперименты для проверки результатов было бы безумием». Препринт теоретической работы опубликован на сайте arXiv.org, кратко о нем сообщает Nature.

Новое взаимодействие, согласно модели физиков, работает на характерных расстояниях порядка 12 фемтометров, что лишь в несколько раз превышает размеры ядер атомов. За его передачу отвечает частица, получившая название «бозон X». Ее масса всего в 34 раза больше, чем масса электрона, и составляет 17 мегаэлектронвольт. Для сравнения, массы переносчиков слабых ядерных взаимодействий, W±- и Z0-бозонов, в тысячи раз больше. При этом, по словам ученых, новая частица должна быть протофобной — ее взаимодействие с протоном должно быть подавлено по сравнению с взаимодействиями с нейтронами. Кроме того, бозон в модели ученых взаимодействует с электронами, верхним и нижним кварком.

Теоретики отмечают, что существование нового бозона не противоречит экспериментальным данным, к тому же может объяснить некоторые существующие расхождения Стандартной Модели с результатами измерений свойств частиц. В частности, авторы надеются, что бозон позволит смягчить расхождения теории и эксперимента для аномального магнитного момента мюонов — оно составляет 3,6 сигма.

Экспериментаторы, открывшие частицу, и часть экспертов скептично относятся к новой работе. Так, по словам Джесси Талера из Массачусетского Технологического Института, предложенное неклассическое взаимодействие заставляет его сомневаться в существовании бозона.

«Если бы мне предложили расширить Стандартную Модель так, как мне хочется, то это определенно не было бы первым, что я бы в нее внес. —  говорит физик».

Тем не менее ученый добавил, что следит за предположением авторов.

По мнению же первооткрывателей частицы, 17-мегаэлектронвольтный объект скорее представляет собой «темный фотон» — тяжелый аналог фотона, ответственный за взаимодействие между «темными» частицами, составляющими темную материю.

На существование частицы указал эксперимент по рождению электрон-позитронных пар при распаде ядер бериллия-8. В эксперименте ученые обстреливали мишень из лития-7 протонами, чтобы получить возбужденные ядра берилия, а затем следили, за углом между траекториями электронов и их античастиц. Стандартная модель предсказывает, что чем больше угол между траекториями, тем меньше будет наблюдаться таких траекторий. Однако, в эксперименте ученые обнаружили, что существует избыток электрон-позитронных пар, разлетающихся под углом 140º. Это может указывать на то, что какое-то время в системе может рождаться неизвестная частица, которая потом распадается на лептоны. Исходя из этих данных, физики определили ее энергию. По данным эксперимента, шанс того, что пик является случайной флуктуацией — один из 200 миллиардов.

Подтвердить существование частицы может эксперимент DarkLight, расположенный в лаборатории Джефферсона в Вирджинии. Он ставит своей целью поиск «темных фотонов» с массами от 10 до 100 мегаэлектронвольт. По словам представителя коллаборации, диапазон масс вблизи 17 мегаэлектронвольт рассматривается как приоритетный и через год ученые надеются либо обнаружить частицу, либо установить ограничения на ее взаимодействие с обычной материей.

Современная физика имеет дело с четырьмя фундаментальными взаимодействиями: гравитационным, ответственным за притяжение массивных тел, электромагнитным, обуславливающим притяжение и отталкивание зарядов, слабым, определяющим распады элементарных частиц, и сильным, сдерживающим кварки внутри ядра.

Владимир Королёв

Источник НаноНьюс

Tags: , , , ,

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

amplifier for 8 speakers
Алёна Петрова

ПОПУЛЯРНЫЕ

В началоВ начало
sonos multi-room music system zonebridge br100 sonos multi room music system zoneplayer zp120 + zp90 sonos multi-room music system zone bridge br100 box multi room speaker system airplay apple multi room speaker system