o_san_na (o_san_na) wrote,
o_san_na
o_san_na

Category:

Бериллий в экспериментах по поиску 5 силы природы

Пятое фундаментальное взаимодействие во Вселенной, возможно, открыто венгерскими физиками. Ученые спорят, идет ли речь о научном прорыве, и мечтают проверить это в других экспериментах.

«Венгерская физическая лаборатория обнаружила пятую силу природы?» — с таким заманчивым заголовком в четверг появился материал в авторитетном научном журнале Nature. Речь идет об открытии, которое, возможно, сделали венгерские физики из Института ядерных исследований Венгерской академии наук. В настоящее время науке известно четыре фундаментальных взаимодействия, которые, как считается, могут описывать все известные процессы во Вселенной.

К ним относится гравитация, которую проявляют по отношению друг к другу все материальные тела, и три взаимодействия, описываемые так называемой Стандартной моделью: электромагнитное, слабое и сильное.
Впрочем, Стандартная модель является феноменологической, то есть не основанной ни на какой глубокой теории, которая лежит в ее основе, и потому не запрещает обнаружение с ростом научных знаний ни новых частиц, ни новых взаимодействий. Поэтому в программах большинства крупных экспериментов в области физики частиц ученые давно ведут поиски и пятого фундаментального взаимодействия — отклонений от предсказаний Стандартной модели.

В последние лет десять поиски нового взаимодействия возобновились с новой силой из-за неспособности Стандартной модели объяснить феномен темной материи — загадочной субстанции, составляющей более 80% Вселенной. На роль носителей темной материи теоретики предлагали множество экзотических частиц, например, темных фотонов по аналогии с обычными фотонами — переносчиками электромагнитного взаимодействия.

Венгерские ученые под руководством Аттилы Краснахоркаи в своих экспериментах на 5-мегавольтном ускорителе Ван де Граафа как раз и были заняты поиском темных фотонов, однако обнаружили нечто совсем другое. В ходе экспериментов они бомбардировали низкоэнергичными протонами мишень из лития-7, в результате чего образовывались ядра бериллия-8. Это ядро находится в возбужденном состоянии и быстро переходит в основное состояние, излучая энергию. Обычно излучается просто фотон, однако примерно каждый тысячный раз этот виртуальный гамма-квант внутри самого ядра бериллия превращается в пару электрон-позитрон.

Поскольку масса виртуального фотона близка к нулю, электрон и позитрон, вылетая из ядра, должны лететь почти в одном направлении, то есть угол между их траекториями в лабораторной системе отсчета должен быть близок к нулю.

В этом распределении, как говорят физики, есть «хвост» — то есть чем больше угол разлета, тем меньше вероятность встретить такую пару частиц. Однако так утверждает теория. Эксперимент же показал,что при угле разлета в 140 градусов наблюдается локальный пик вероятности, которого быть не должно.

Авторы эксперимента интерпретировали это как проявление новых частиц, испускаемых ядром бериллия, которые затем распадаются на электрон-позитронную пару. Расчеты показали, что масса этой частицы должна равняться 17 МэВ. «Мы уверены в результатах нашего эксперимента», — говорит Краснахоркаи, добавляя, что эксперимент показывал эти результаты в течение трех лет. В апреле 2015 года венгры выложили свою работу в архив электронных препринтов, а уже в апреле 2016 года американские теоретики под руководством Джонатана Фэна из Калифорнийского университета в Ирвине опубликовали статью, в которой заявили, что результаты венгерских физиков не противоречат прошлым экспериментам и являются открытием — ни много ни мало – проявления пятого фундаментального взаимодействия.

Спустя несколько дней вопрос об этом поднимался на рабочей встрече в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в США, предположение об открытии пятой силы нашло как сторонников, так и скептиков. Они сошлись в одном — гипотезу можно и нужно проверять в грядущих экспериментах.

По словам Фэна, поддержавшего идею о пятом взаимодействии, его группа проверяет другие возможные частицы, которые могли бы объяснить аномалию. «Но протофобный бозон — самое очевидное объяснение», — считает он.

Cкептически отнесся к открытию специалист в области элементарных частиц, ведущий сотрудник Института проблем передачи информации РАН доктор физико-математических наук Андрей Ростовцев.

«На графике видно, что отклонения наблюдаются только при двух значениях энергии падающих протонов, при других показателях энергии этого нет, — пояснил физик «Газете.Ru». — Немного поменяли энергию протонов — и «всплеск» исчез. Обычно такое бывает, когда возникают определенные экспериментальные сложности. Ведь бериллий — он и в Африке бериллий, и не важно, при какой энергии он получен».

Ученый отметил, что в своей работе авторы открытия не пытаются объяснить, почему эффект появляется лишь при определенной энергии бомбардировки.

Кроме того, время жизни предполагаемой новой частицы, которую уже прозвали «протофобным X-бозоном», оценивается в 10 -14 секунды, а это довольно много, и странным является то, что в большом числе аналогичных экспериментов она обнаружена не была.

Проверить гипотезу можно будет на БАКе и в двух других экспериментах по бомбардировке позитронами фиксированной мишени — в Национальной лаборатории Фраскати близ Рима и в Институте ядерной физики имени Будкера Сибирского отделения РАН в Новосибирске.

2016 год
Tags: медицина, наука
Subscribe

  • Никто не знает наверняка

    "Никто не знает наверняка. А какая разница...."

  • М

    Буква М, это от-МЫ-чка, она раз-МЫ-кает, открывает. Произнесите букву М, вы увидите, что вам изначально придётся открыть рот, разомкнуть уста ваши. И…

  • Ты и мир. Терапия

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 26 comments

  • Никто не знает наверняка

    "Никто не знает наверняка. А какая разница...."

  • М

    Буква М, это от-МЫ-чка, она раз-МЫ-кает, открывает. Произнесите букву М, вы увидите, что вам изначально придётся открыть рот, разомкнуть уста ваши. И…

  • Ты и мир. Терапия