Аномалии при распаде частиц - путь к Новой Физике
Это так называемая "пингвинья диаграмма". Изображение с сайта Wikipedia (en.wikipedia.org)
С недавних пор в центре внимания многих специалистов по квантовой хромодинамике находится некоторая аномалия, выявляемая в ходе экспериментов на B-мезонных фабриках. Первоначально она была замечена исследователями Стэнфордского центра линейного ускорителя SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) Министерства энергетики США, ну а затем тот же феномен проявился и на ускорителе KEK японской Организации исследований в области ускорителей высоких энергий (High Energy Accelerator Research Organization) в Цукубе (эксперимент Belle). Сообщения об этом феномене, в частности, можно было услышать и на конференции по физике высоких энергий, организованной этим летом в Москве.
Стандартная модель физики элементарных частиц (Standard Model - SM) предсказывает, что два пути (канала) распада B-мезона (мезона, состоящего из тяжелого анти-b-кварка и другого легкого кварка) должны иметь примерно одинаковую вероятность, однако регистрируемые в эксперименте продукты распада в разных ветвях демонстрируют неожиданно большую диспропорцию. И теперь вот индийские физики-теоретики из Института математических проблем (Institute of Mathematical Sciences - IMSc) опубликовали в журнале Physical Review Letters (PRL, vol 97, p 131802) статью, где показали, что объяснить новое несоответствие в рамках Стандартной модели уже не представляется возможным (текст вышеупомянутой статьи доступен также и на arXiv.org - Has New Physics already been seen in B_d meson decays?). То есть, если верить этой статье, выходит, уже теперь в экспериментах можно наблюдать проявления так называемой Новой Физики (New Physics - NP).
Рахул Синха (Rahul Sinha), Басудха Мисра (Basudha Misra) и Вей-Шу Хоу (Wei-Shu Hou, Физический факультет Национального тайваньского университета) пробовали сначала "честно" объяснить несоответствие с использованием Стандартной модели, но у них ничего не вышло. После этого они склонились к альтернативному объяснению. "В настоящее время еще невозможно выявить точный вид Новой Физики, которая могла бы стоять за этими данными, - поясняет Синха. - Мы теперь нуждаемся не только в большем количестве статистических данных распадов B-мезонов, но и в большем количестве теоретических исследований. Это может оказаться проявлением суперсимметрии, а может - чем-то иным".
Две различные моды распада B-мезона приводят к появлению странного кварка (strange quark, s-кварк) наряду с двумя другими частицами - либо чармированного и античармированного кварков (другое название - "очарованный" кварк, charm, c-кварк), либо "q" и анти-"q" кварков, где q может быть верхним, нижним, либо странным кварком (u, d, s). В целом нейтральный, B-мезон имеет очень интересное свойство: он может смешиваться со своей античастицей, анти-B-мезоном (осцилляции, знакомые нам по осцилляциям разных "сортов" нейтрино, переходящих одно в другое), что приводит к появлению фазы, именуемой "B-мезоном смешанной фазы". Согласно Стандартной модели, B-мезоны распадаются через слабые взаимодействия, и распады, которые приводят к появлению странных кварков, имеют два различных вклада от двух различных (вышеупомянутых) слабых фаз. Только в первом случае все более-менее просто (нет эффектов квантовых флуктуаций от тяжелых частиц), а вот распад на "q" и анти-"q" проходит через так называемый "пингвиний" процесс ("пингвинный", penguin process), в результате которого частица на мгновение преобразуется в "истинный" кварк (самый тяжелый truth или, иначе говоря, top quark). И вот в этих-то "пингвиньих животах", вызывающих регистрируемую экспериментально асимметрию распадов, физики и надеются отловить еще какие-нибудь неизвестные миру частицы, появление которых необъяснимо с точки зрения Стандартной модели.
В принципе, некоторое отклонение при сравнении смешивающихся фаз B-мезона от двух различных мод распада ожидаемо и в случае "старой физики". Однако Стандартная модель предсказывает отклонение лишь в пределах нескольких градусов, в то время как измеренное отклонение значительно больше - приблизительно 13 градусов. Кроме того, направление этого отклонения прямо противоположно теоретически предсказанному с помощью СМ.
Чтобы объяснить несоответствие между предсказываемым и наблюдаемым распадами, Синха и его группа, как мы уже упоминали, первоначально изучили возможности, которые может предоставить для объяснений Стандартная модель. Используя модельно независимый подход, они показали (в цифровой форме и геометрически), что отклонение смешиваемой фазы не может превышать слабой фазы одного из вкладов.
"Исключив какие-либо предположения, задействовавшие адроны, мы показали, что в рамках Стандартной модели объяснить наблюдаемое несоответствие при смешивании фаз B-мезонов невозможно, измерения включают лишь эти две известные моды", - пишут Синха и его коллеги. Однако чтобы подтвердить вывод о том, что большое отклонение действительно свидетельствует о проявлении Новой Физики, требуется гораздо больше наблюдений: "Мы должны собрать большие наборы данных по B-мезонам на B-мезонных фабриках* SLAC и KEK, и надеяться на то, что будущие модернизации оборудования позволят улучшить статистическое значение стандартного отклонения, - говорит Синха. - Маленькая фаза (названная в статье 'beta_s') могла бы быть измерена в будущем непосредственным образом".
Если Стандартная модель не сможет объяснить эти наблюдения, то физики-ядерщики начнут прокладывать путь к Новой Физике - физике, описывающей явления за пределами Стандартной модели. Ведь хотя Стандартная модель в свое время и оказала физикам много неоценимых услуг (так, со времен ее бурного расцвета в 1970-х гг. последовали точные объяснения и предсказания существования нескольких ранее неизвестных частиц), в настоящее время эта модель достигла своих пределов и не в состоянии объяснить новые явления, открываемые в самых разных областях (например, присутствие во Вселенной темного вещества, природу гравитации и наличие масс у частиц), и поэтому в дальнейших открытиях большой помощи уже не оказывает. Даже самая маленькая погрешность вроде этого неправильного предсказания смешивания B-фаз теперь может привести к новому пониманию частиц и сил, которые царят во Вселенной.
В интервью, данном PhysOrg.com, индийский теоретик упоминает о потенциальных кандидатах на роль этой самой Новой Физики. В частности, речь идет о суперсимметрии - самом популярном сценарии для дальнейшего развития Новой Физики (согласно предсказаниям этой теории, все частицы из Стандартной модели на самом деле имеют еще и так называемых суперпартнеров, при этом "темное вещество" - то есть материя, которая никак не поддается обнаружению, хотя во много раз перевешивает обычное вещество в космосе, - может как раз состоять из огромных роев таких суперсимметричных частиц, пронизывающих пространство). К сожалению, никаких экспериментальных данных в пользу суперсимметричных построений пока еще не получено. Конечно, можно уже считать установленным, что нейтрино обладает ненулевой массой покоя, однако для того, чтобы этот факт стал совместим со Стандартной моделью, требуются всего лишь небольшие "косметические" вставки, и всерьез выйти за пределы Стандартной модели таким образом не получается. Казалось также, что признаки Новой Физики проявились в ходе измерений магнитного момента мюона (там возникали небольшие несоответствия между теорией и экспериментом). Однако, из-за неуверенности в оценке влияния со стороны адронов, эффектов, вызванных сильными взаимодействиями (то есть родственных тем силам, что склеивают воедино ядра химических элементов), мы не можем говорить с полной уверенностью о том, что данные несоответствия действительно определяются присутствием Новой Физики.
"При применении нашего метода (который пока работает очень хорошо) при изучении слабых распадов мезонов нет никакой неуверенности, связанной с возможным влиянием адронной природы частиц [и, стало быть, сильными взаимодействиями], - говорит Синха. - Единственной причиной, по которой это несоответствие может не оказаться Новой Физикой, было бы исчезновение эффекта по мере дальнейшего набора статистики. Экспериментаторы делают такие оценки в терминах статистической значимости результатов. Указывается значение порядка 2,6 сигмы (среднеквадратичного отклонения), а это означает не менее чем однопроцентный шанс на то, что это несоответствие является лишь статистическим выбросом". Так что все-таки не исключено, что авторы статьи в очередной раз поторопились отыскать "Новую Физику" там, где ее еще нет.
На иллюстрации вверху:
Это так называемая "пингвинья диаграмма". Она показывает, в частности, возможный путь взаимодействия с top-кварком - в нижней части петли (формирующей этакий "живот" пингвина). Новая Физика подразумевает ко всему прочему и участие в этих процессах (вот в этой самой "петле") каких-то совершенно новых частиц. Изображение с сайта Wikipedia (en.wikipedia.org)
Источники:
Particle decay may point to New Physics - PhysOrg.com
Has New Physics already been seen in B_d meson decays? - arXiv.org - hep-ph
Ссылки:
Тайна B-мезонов - Scientific.ru
Лекции по B-физике
"Прелестная одиссея" или краткая история B-физики
Распад B-мезона
Кварки - "Астрофорум"
Обсуждение в блоге на Элементах.Ру
_______________________________________
* - B-мезонная фабрика - это ускоритель, в котором сталкиваются встречные пучки электронов и позитронов, за счет чего рождаются пары B-мезонов и их соответствующих античастиц, которые в свою очередь распадаются на более легкие "обломки". Вокруг всего этого "поля битвы" навешивается комплекс из очень чувствительных радиационных детекторов, собирающих информацию по продуктам распада.
6
комментариев
|
Обсудить
Справка
Кварки
Кварки и антикварки наряду с лептонами принадлежат к числу самых фундаментальных (неделимых, а точнее говоря, бесструктурных с точки зрения современной физики) компонентов окружающей нас материи и имеют по шесть различных разновидностей или "ароматов": "верхний" (up), "нижний" (down), "странный" (strange), "очарованный" (или "чармированный", charm), "красивый" (beauty или bottom) и "истинный" (truth или top), - и обычно объединяются в пары или троицы, формируя другие частицы - мезоны и барионы, которые скрепляются за счет ядерных сил (или "цветных", иначе говоря, сильных взаимодействий, переносчиками которых являются другие частицы - глюоны). Так, мезоны содержат кварк и антикварк, в то время как барионы состоят из трех кварков или трех антикварков. Два "верхних" и один "нижний" кварк образуют протон, а странный кварк и антикварк в совокупности дают отрицательный каон (ка-мезон).
Справка
Слабое взаимодействие
- одно из четырех известных фундаментальных взаимодействий между элементарными частицами. Слабое взаимодействие значительно слабее сильного и электромагнитного взаимодействий, но гораздо сильнее гравитационного.
Об интенсивности взаимодействий можно судить по скорости процессов, которые оно вызывает. Обычно сравнивают между собой скорости процессов при энергиях порядка 1 ГэВ, характерных для физики элементарных частиц. При таких энергиях процесс, обусловленный сильным взаимодействием, происходит за время порядка 10-24 с, электромагнитный процесс - за время порядка 10-21 с, характерное же время процессов, происходящих за счет слабого взаимодействия (слабых процессов), гораздо больше: порядка 10-10 с, так что в мире элементарных частиц слабые процессы протекают чрезвычайно медленно.
Другая характеристика взаимодействия - длина свободного пробега частицы в веществе. Сильно взаимодействующие частицы (адроны) можно задержать железной плитой толщиной в несколько десятков см, тогда как нейтрино, обладающее лишь слабым взаимодействием, проходило бы, не испытав ни одного столкновения, через железную плиту толщиной порядка миллиарда км. Еще более слабым является гравитационное взаимодействие, сила которого при энергии порядка 1 ГэВ в 1033 раз меньше, чем у слабого взаимодействия. Однако обычно роль гравитационного взаимодействия гораздо заметнее роли слабого взаимодействия. Это связано с тем, что оно, как и электромагнитное, имеет бесконечно большой радиус действия; поэтому, например, на тела, находящиеся на поверхности Земли, действует гравитационное притяжение всех атомов, из которых состоит Земля. Слабое же взаимодействие обладает очень малым радиусом действия: около 2х10-16 см (что на три порядка меньше радиуса сильного взаимодействия). Вследствие этого, например, слабое взаимодействие между ядрами двух соседних атомов, находящихся на расстоянии 10-8 см, ничтожно мало, несравненно слабее не только электромагнитного, но и гравитационного взаимодействий между ними.
Однако, несмотря на малую величину и короткодействие, слабое взаимодействие играет очень важную роль в природе. Так, если бы удалось "выключить" слабое взаимодействие, то погасло бы Солнце, поскольку был бы невозможен процесс превращения протона в нейтрон, позитрон в нейтрино, в результате которого четыре протона превращаются в 4He, два позитрона и два нейтрино.
Физическая энциклопедия. М., 1994
Дословно
<a href=http://www.physics.wayne.edu/~apetrov/ target=_blank>Алексей Петров</a>
(по поводу публикации "Has New Physics already been seen in B_d meson decays?" - arXiv.org - hep-ph)
Почему мне статья показалась скучной? Как вы видите, речь идет о "вытаскивании" так называемого угла бета (а.к.а. фи_1 в Японии) CKM матрицы [матрица Кабиббо-Кобаяши-Маскавы, в Стандартной модели элементарных частиц описывает нарушение CP-инвариантности, а также различие между частицами и античастицами] перемешивания кварков из экспериментальных измерений асимметрии распадов Bd мезонов. Суть статьи состоит в том, что если сравнить измерение этого угла бета в распадах b -> c anti-c s с измерением его же в распадах b -> q anti-q s, то видна разница в 2.6 сигма. Распад b -> c anti-c идет через древесные (нет эффектов квантовых флуктуаций от тяжелых частиц), а b -> q anti-q s идет через "пингвинные" (петлевые, т.е. подверженные эффектам квантовых флуктуаций от тяжелых частиц) амплитуды. Значит, "пингвинные" диаграммы (а в их петлях могут бегать и разные новые частицы) проявляют эффекты новой физики, не объясненные Стандартной Моделью. Дальше идет феноменологический анализ амплитуд.
Теперь о деле. Прежде чем приступать к обсуждению новой физики, давайте посмотрим на данные. Прежде всего, 2.6 сигма - это еще не эффект. Любой серьезный физик не будет говорить об открытии, если наблюдаемый эффект виден при 2.6 сигма. Это первое. Второе, авторы всегда говорят о распадах b -> c anti-c s или b -> q anti-q s (заметьте, кварковые распады). В эксперименте данные асимметрии изучают посредством распадов эксклюзивных, т.е. в двух- или трехмезонные состояния. "Данные" по b -> c anti-c s и b -> q anti-q s возникли в результате простецкого усреднения большого количества результатов измерений распадов в двух- и трехмезонные конечные состояния (см. hep-ex/0603003, стр. 60-61 - работа, на которую ссылаются Синха и Ко). Эти измерения имеют разные систематические ошибки. Авторы этого усреднения не учитывают эффекты возможных корреляций между усредняемыми распадами. В чем честно признаются (см. стр. 60-61) и советуют людям этими усреднениями не пользоваться...
А тут еще измерили осцилляции Bs мезонов. И они ложатся прямо на предсказание в Стандартной Модели. В чем связь? Дело в том, что во многих моделях новой физики, в том числе в суперсимметричных моделях, эти эффекты связаны...
Я думаю, что все экспериментально утрясется, и это отличие в 2.6 сигма исчезнет. А вообще, различие в 2-3 сигмы - это обычное дело. Вот, например, в экспериментах по изучению перемешивания D0 мезонов сейчас видят, что один из параметров перемешивания примерно на 2 сигмы отличен от нуля. Мы вот статью написали, что этот параметр чувствителен к новой физике (hep-ph/0610039). Однако не трубим всюду, что нашли новую физику...
Статьи по теме
Первое прямое доказательство существования темной материи
По мнению ученых, новое открытие можно считать окончательным опровержением теорий, воспринимающих концепцию темного вещества как всего лишь недоразумение, иллюзию, порожденную недостатком наших знаний о природе гравитации.
Открыт новый загадочный мезон
Новый массивный мезон может являться частью большого семейства частиц, именуемых пси-мезонами, но существуют и более экзотические возможности, которые включают в себя дикварки, а также гибридные мезоны.
Ускоритель частиц возвращает творения Архимеда
С помощью ускорителя частиц ученые восстанавливают считавшиеся давно утраченными письма великого древнегреческого математика Архимеда. Несколько веков назад средневековый христианский монах стер бесценные рукописи и использовал получившийся палимпсест для создания молитвенника.
Физика: 9 важнейших нерешенных вопросов
Череда недавних громких астрономических открытий заставила признать тревожный факт: та материя во Вселенной, про которую мы хоть что-то знаем, составляет не более 5% нашего мира. А остальное приходится на неизвестные формы "темного вещества" и "темной энергии". При этом резко повысилась роль физики элементарных частиц, от которой теперь требуют раскрытия основных законов природы, управляющих этим самым темным веществом, темной энергией и т.д.
В эксперименте наблюдалось массовое нарушение комбинированной четности
Физики, работающие в Стэнфордском центре линейных ускорителей, впервые обнаружили чрезвычайно сильные различия между распадами частиц обычной материи и антиматерии. Этот результат очень важен не только для физики элементарных частиц, но и для космологии. В нынешней Вселенной антивещество практически отсутствует - предполагается, что оно исчезло в течение первых мгновений после Большого взрыва.
Теорию суперструн проверят экспериментально
Теорию суперструн можно проверить экспериментально, изучая последствия Большого взрыва. Такое заявление сделал американский физик Ричард Истэр. До сих пор теория суперструн подвергалась критике как малоосмысленная "философия", которая не может получить экспериментального подтверждения на нынешнем этапе развития науки. Проявить себя теория суперструн может только в случае экстремально малых расстояний и при очень высоких энергиях.
Физики открыли "мятежную" субатомную частицу
На линейном ускорителе в Стэнфорде идентифицировали новую субатомную частицу Ds (2317). Эта частица представляет из себя необычный "сплав" "очарованного" кварка и "странного" антикварка. Ее масса оказалась существенно ниже, чем можно было бы ожидать. В качестве альтернативы рассматривается и такая возможность: частица могла бы быть в новом, до настоящего времени невиданном состоянии - ассоциация четырех кварков.
Физики научились создавать шаровые молнии под водой
В лабораторных условиях удалось воспроизвести таинственный природный феномен - образование шаровых молний (плазмоидов). В перспективе эти "файерболы" позволят разработать генераторы плазмы, необходимой для поддержания реакций термоядерного синтеза.
Призрачная связь поможет охотникам за неуловимыми волнами
Физики-теоретики из Национального сингапурского университета считают, что связь, устанавливающаяся между "спутанными" частицами, может лечь в основу принципиально нового способа регистрации гравитационных волн.
Авторитет фундаментальных констант вновь поставлен под сомнение
Если открытие подтвердится, то физики будут вынуждены радикально пересмотреть многие общепризнанные теории. Все это также может оказать решающую поддержку теории суперструн, которая предсказывает наличие в нашей Вселенной дополнительных "свернутых" пространственных измерений.
Первые звезды были зажжены стерильными нейтрино
Открытие пока еще не обнаруженного типа нейтрино может помочь в разрешении целого ряда астрофизических загадок, начиная с выяснения природы темной материи и заканчивая тайной рождения первых звезд.
Подтверждено существование тримеров Ефимова
Австрийские и американские физики впервые смогли найти подтверждение существования предсказанного еще 35 лет назад редкого "квантового состояния Ефимова" трех частиц, подчиняющихся статистике Бозе-Эйнштейна.
Американский физик придумал, как сбежать из черной дыры
Сет Ллойд считает черные дыры верными помощниками физиков в деле создания теории квантовой гравитации и к тому же надеется, что они когда-нибудь послужат человечеству в качестве продвинутых квантовых компьютеров. При этом результаты вычислений такие монструозные "калькуляторы" будут выдавать прямиком через хокинговское излучение.
Разрешен парадокс "Вояджера"
Новая теория претендует на объяснение того странного факта, что межпланетной станции "Вояджер-1", ставшей сравнительно недавно межзвездной, не удалось обнаружить предсказанного ранее "разогрева" аномальных космических лучей при проходе того участка, где солнечный ветер окончательно "гасится" взаимодействием с межзвездным веществом.
В пасмурной погоде повинны космические лучи
Новое свидетельство того, что события в далеком космосе могут самым непосредственным образом отражаться на погоде и климате Земли, было получено британскими метеорологами. Отныне придется учитывать космическое излучение при моделировании климатических условий в прошлом и будущем.
Материю кварковых звезд отыскали в новой форме сверхтекучести
Исследователи из Университета Райса выявили эффекты, которое могут указывать на существование новой экзотической формы неуравновешенной сверхтекучести, родственной сверхпроводимости и "странной материи" внутри кварковых звезд.
Проблемы с переносчиком слабых взаимодействий
Новые точные измерения, проведенные исследователями из Рочестерского университета, заставили пошатнуться здание Стандартной модели физики элементарных частиц, верой и правдой служившей ученым на протяжении многих десятилетий. Бен Килминстер и профессор Кевин Макфарланд использовали ускоритель частиц в Fermilab, чтобы достичь рекордной точности, достаточной для выявления некоторых характеристик распада top-кварка, самой тяжелой из частиц, известных физикам.
Раз в 10 000 лет Земля купается в темной материи
Солнечная система в своем движении через космическое пространство может регулярно сталкиваться с чрезвычайно разреженными скоплениями экзотических элементарных частиц, сохранившимися со времен раннего детства Вселенной. Об этом свидетельствуют вычисления швейцарских физиков.
Наука-2004: марсоходы, хоббиты, пульсары, конденсат из фермионов...
Традиционный перечень журнала Science включает десятку наиболее ярких достижений науки уходящего года. Первое место в новом рейтинге заняли итоги исследования марсианской поверхности с помощью бортовой аппаратуры американских марсоходов-роверов Spirit и Opportunity, а также европейской орбитальной станции Mars Express.
Бозон Хиггса потяжелел
Международный коллектив физиков, работающих на гигантском американском протон-антипротонном коллайдере "Тэватрон", заново измерил массу t-кварка, которая оказалась несколько больше ранее принятого значения. Это объясняет негативный результат экспериментов по поиску так называемого бозона Хиггса, которые в конце прошлого десятилетия проводились в ЦЕРНе.
Музыка сверххолодных атомов
Американские ученые из Университета Дьюка экспериментально наблюдали сверхтекучесть вырожденного квантового газа, образованного атомами с полуцелыми спинами. Они работали с резонансным конденсатом, созданным из атомов лития-6. Именно эту новую форму квантового конденсата несколько месяцев назад впервые получила группа Деборы Джин.
Впервые удалось получить "стадо" из частиц-индивидуалистов
Американские ученые сообщили о том, что им впервые удалось наблюдать образование так называемого "фермионного конденсата", составленного из пар атомов в охлажденном газе. В течение ряда лет существовало мнение о родственности явлений сверхпроводимости (с которой связаны фермионы) и бозе-конденсации. Теперь это может помочь в создании сверхпроводящих материалов, имеющих самое широкое практическое применение.
В лаборатории получено принципиально новое - "супертвердое" - состояние вещества
Физики из Пенсильванского университета получили принципиально новое - "супертвердое" - состояние вещества путем охлаждения гелия-4 до ультрахолодных температур. Супертвердое тело ведет себя подобно сверхтекучей жидкости (которая течет без сопротивления), но имеет все характеристики кристаллических веществ. Это означает, что теперь можно наблюдать конденсацию Бозе-Эйнштейна не только в газах и жидкостях, но и в твердых телах.
Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.
Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.
"Частица бога" не откроет тайну американцам
Один из ключевых вопросов современной физики высоких энергий - подтверждение или опровержение существования теоретически предсказанной еще в 1964 году экзотичной субатомной частицы, называемой бозоном Хиггса. Предполагается, что бозон Хиггса сыграл основную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы (кварки, лептоны) во время Большого взрыва приобрели массу, а другие остались безмассовыми (фотоны).
Информация может быть отрицательной
То, что истинно в нашем обычном повседневном мире, может совершенно не работать в случае сверхмалых расстояний. Теперь выясняется, что существование "отрицательного знания" вполне возможно в условиях квантового мира.
Землю просветят с помощью нейтрино
Регистрация геонейтрино дает возможность получить первую достоверную информацию о химическом составе земных глубин. Также открывается путь к нейтринному сканированию земных недр в разных сечениях, своего рода нейтринной томографии нашей планеты.
Вниз по "кротовой норе"
Гипотетическая субстанция с отрицательным давлением, необходимая для изготовления "червоточин" (то есть особых каналов в пространственно-временном континууме, по которым можно почти мгновенно перемещаться во времени и пространстве), похожа на недавно открытую темную энергию, благодаря которой космическое пространство расширяется с возрастающей скоростью.
Рябь пространства-времени может объяснить феномен "темной энергии"
Разработана новая теория, способная объяснить ускоряющееся расширение Вселенной, причиной которого ныне считается загадочная "темная энергия". Другой возможный кандидат - это "рябь" в пространстве и времени, возникшая на самых ранних этапах развития нашего космоса. Зона этой "ряби" простирается далеко за пределы той области окружающего нас мира, которую мы можем наблюдать с помощью любых телескопов.
Дутый термояд
Сообщения о научных сенсациях могут подолгу будоражить воображение широкой публики, однако при этом решительно не приниматься научным сообществом. Первооткрыватели так называемого "пузырькового термояда" в свое время, казалось, лишились каких-либо шансов на признание, однако группа не только не бросила своих экспериментов, но и завоевала новых сторонников из стана бывших скептиков. К тому же дальнейшие исследования взялось субсидировать знаменитое подразделение Пентагона DARPA.
Юбилеи 2005 года: наука, медицина, техника
2005-й - год славных научно-технических дат. Юбилеи отмечают сейсмограф и катушка Румкорфа, старейшая карта и термометр Реомюра, сифилис и бледная спирохета. Но самая славная дата - столетие теории относительности.
В Антарктиде ищут антиматерию
Ученые в Антарктиде осуществили запуск высотного аэростата гигантских размеров. Цель научного эксперимента - постараться приблизиться к пониманию генезиса антивещества в космосе и найти возможные свидетельства существования так называемого хокинговского излучения от "испаряющихся" черных дыр (в рамках теории, предложенной профессором Кембриджского университета Стивеном Хокингом).
Искусственное ускорение ядерного распада
Японским физикам впервые удалось заметно увеличить скорость естественного распада ядер радиоактивного элемента, не подвергая их никаким экстремальным воздействиям. Они сумели загнать атомы бериллия-7 во внутреннюю часть почти сферических шестидесятиатомных молекул углерода, так называемых фуллеренов. В результате электронная плотность в окрестности бериллиевых ядер возросла, что вызвало прирост темпа радиоактивного распада.
В ускоренном расширении Вселенной повинны нейтрино
Трое американских физиков-теоретиков предложили новую модель расширения Вселенной. По мнению этих ученых, существует еще не открытое силовое поле, кванты которого они предлагают называть акселеронами. Акселеронное поле вынуждает нейтрино отталкиваться друг от друга, благодаря чему они разлетаются и "растягивают" за собой космическое пространство. Из новой теории вытекает вполне определенный сценарий будущего мироздания.
Физики научились манипулировать отдельными электронами в атомах
Найден способ снимать отдельные электроны с одиночных атомов золота, а потом заново преобразовывать такие рукотворные ионы в нейтральные атомы. Результаты этого эксперимента могут стать первым шагом на пути к созданию запоминающих устройств, в которых носителями информации будут служить отдельные атомы.
Хокинг признал свой проигрыш и расплатился
Крупнейший британский физик и космолог профессор Кембриджского университета Стивен Хокинг впервые представил на суд специалистов революционную теорию черных дыр. Из его доклада вытекает, что черная дыра искажает и перепутывает поглощенную информацию, но все же не разрушает ее и в конце концов в процессе своего исчезновения даже выпускает из своих объятий.
Темная энергия может быть изучена в лаборатории
Два физика - британский и канадский - утверждают, что для измерения важнейших свойств таинственной "темной энергии", которая все последнее десятилетие буквально сводила с ума астрономов и космологов, достаточно поставить простой лабораторный эксперимент. Его можно провести с помощью хорошо известных устройств, основанных на явлении сверхпроводимости.
Изобретена телепортация нового типа и получены пятерки "спутанных" фотонов
Коллектив ученых из Китая и Австрии разработал и успешно применил метод физического эксперимента, позволяющий получать пятерки "спутанных" квантов света. Исследователям также впервые удалось осуществить квантовую телепортацию нового типа, которую они назвали телепортацией открытого назначения. Это достижение знаменует собой важный шаг на пути к созданию квантовых компьютеров.
Телепортация на атомном уровне
Ученые из Соединенных Штатов и Австрии независимо друг от друга осуществили квантовую телепортацию одиночных атомов. Принципиальная возможность подобного процесса была осознана в начале девяностых годов прошлого века. Этим эффектом очень интересуются разработчики квантовых компьютеров, которые рассчитывают использовать его в своих устройствах.
Открыт новый тип взаимодействия среди кварков
Физикам, работающим в лабораториях Организации исследований в области высоких энергий KEK в Японии, удалось обнаружить новый тип взаимодействия среди самых фундаментальных частиц - кварков.
Мезоны устраивают "похороны" классической физике
Хорошо известные в квантовой механике неравенства Белла впервые были проверены в эксперименте с участием высокоэнергетичных частиц в лаборатории KEK в Японии. Причем именно нарушение этих знаменитых неравенств и является серьезным аргументом в пользу истинности современного понимания квантовой теории и позволяет "похоронить" так называемые "теории скрытых параметров", в определенном смысле привязанные к классической физике.
Обнаружены первые "молекулы" среди мезонов
X(3872) не сообразуется ни с одной из известных схем, описывающих структуру субатомных частиц, и теоретики теперь стоят перед непростой дилеммой: либо вносить существенные поправки в привычную и хорошо себя зарекомендовавшую Стандартную модель элементарных частиц, либо признать, что мы имеем дело с неведомым типом мезона, который содержит четыре кварка - тетракварком.
Найден мощнейший источник гравитационных волн
Удалось найти свидетельство того, что два белых карлика облетают друг друга по столь тесной орбите, что вот-вот сольются, устроив космический катаклизм. О J0806 говорят как о главном кандидате для экспериментов, целью которых будет непосредственное обнаружение еле уловимой "ряби", что сотрясает пространство-время.
Черные дыры разрушили теорию призрачных частиц
Недавно появилась интересная теория, которая претендует ни много ни мало, как на раскрытие всех основных тайн современной космологической науки. Эта теория "призрачного конденсата" появилась в прошлом году. Предполагается, что межзвездный вакуум заполнен своеобразной "жидкостью" или "флюидом" из призрачных частиц. Однако согласно последним вычислениям, черные дыры, населяющие нашу Вселенную, могли бы очень быстро "выхлебать" любую подобную "жидкость".
Датчик гравитационных волн уходит под землю
Гравитационные волны - это своего рода "рябь" в пространственно- временном континууме, которая возникает тогда, когда массивные космические тела испытывают ускорение (точнее говоря, гравитационные волны излучаются массами, движущимися с переменным ускорением). Альберт Эйнштейн предположил их существование в рамках своей Общей теории относительности еще в 1915 году. Двигаться гравитационные волны должны были со скоростью света. Однако эти волны очень слабы и их регистрация до сих пор находится на грани технических возможностей.
Черные дыры могут содержать совершенную жидкость
Черные дыры - это самые экстремальные и загадочные объекты во Вселенной, они то и дело удивляют ученых. Теперь выяснилось, что материал, содержащийся в черных дырах, можно уподобить "совершенной жидкости" с ультранизкой вязкостью. При этом температура внутри черной дыры соответствует 2 триллионам градусов Цельсия - при такой экстремальной температуре обычное вещество полностью разрушается и превращается в "суп" из субатомных частиц.
Физики доказали, что рукописи не горят
Известный популяризатор науки и специалист по черным дырам Стивен Хокинг на пару с Кипом Торном, по всей видимости, проспорил Джону Прескиллу полное собрание томов Британской энциклопедии. В 1997 году эти три космолога заключили между собой ставшее вскоре широко известным пари относительно того, исчезает или нет информация, поглощаемая черными дырами вместе с материальными носителями, то есть меняется ли вообще внутреннее состояние черной дыры в зависимости от конкретных характеристик частиц, которые ею поглощены.
Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные теориями суперструн
Самый чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в которой царит темная энергия.
Физики надеются обнаружить изменение фундаментальных констант со временем
Две группы физиков на протяжении последних лет провели целый ряд аккуратных экспериментов в надежде обнаружить непостоянство природных констант, до сих пор считавшихся не изменяющимися со временем. До настоящего момента данные на эту тему добывались астрофизическими методами и указывали на возможность подобных вариаций.
Большой взрыв руками физиков-ядерщиков: подтверждено получение кварк-глюонной плазмы
Недавние контрольные эксперименты добавили уверенности "творцам Большого взрыва" из Брукхэвена: похоже, им действительно удалось получить кварк-глюонную плазму - то есть материю, находящуюся в принципиально новом состоянии. Согласно современным теориям, кварк-глюонная плазма существовала только в первые 10-5 с после Большого взрыва. Когда-то предрекали, что подобные эксперименты могут привести чуть ли не к концу всей нашей Вселенной или, по меньшей мере, к формированию микроскопической черной дыры, которая затем затянет внутрь себя все, до чего сможет дотянуться.
Стивен Хокинг считает, что окончательной теории Вселенной может и не существовать
Все теории, развиваемые до настоящего времени для того, чтобы объяснить Вселенную, "являются либо противоречивыми, либо неполными", - заявил Хокинг. Он сослался на работы Курта Гёделя, чешского математика, автора знаменитой теоремы Гёделя, согласно которой в пределах любой области математики некоторые суждения никак не могут быть ни доказаны, ни опровергнуты.
Физики, возможно, наблюдали магнитные монополи
Поль Дирак в 1931 году выдвинул гипотезу, согласно которой в природе должны существовать некие экзотические частицы, являющиеся переносчиками изолированных "магнитных зарядов" - магнитные монополи. Но до сих пор все попытки обнаружить в эксперименте эти неуловимые частицы были безуспешными. Однако теперь группа физиков из Японии, Китая и Швейцарии утверждает, что им все-таки удалось найти косвенное свидетельство существования таких монополей Дирака.
Мюоны указывают путь к невидимой вселенной
Международная группа физиков из Брукхэвенской лаборатории сообщила о том, что в экспериментах с элементарными частицами удалось обнаружить серьезные отклонения от теоретических предсказаний, даваемых Стандартной моделью. Измерялось колебание мюонов в магнитном поле. Нарушение Стандартной модели - это уже вполне ожидаемое событие, многие ученые полагают, что благодаря этому откроются горизонты новой физики элементарных частиц.
"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах
Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи".
Получен первый "очарованный" пентакварк
Физики из немецкой лаборатории DESY обнаружили новый экзотический тип субатомных частиц - первый пентакварк, имеющий в своем составе "чармированный" (или "очарованный" - charm) кварк. Свидетельство существования такого "чармированного пентакварка" с массой около 3,1 ГэВ нашла международная коллаборация H1 в ходе экспериментов по электрон-протонным столкновениям на ускорителе HERA.
Итальянские физики объявили о рекордном производстве гиперядер
Гиперядра - это ядерноподобные системы, в которых один или несколько нуклонов замещены гиперонами. Приблизительно 100 тысяч гиперядер были получены в ходе эксперимента, названного FINUDA. Существует мнение, что в ходе Большого взрыва в огромном количестве рождались странные кварки. Если удастся продемонстрировать, что объекты, подобные hydrogen-7-lambda, достаточно устойчивы, то это позволит ответить на многие вопросы, касающиеся странного ядерного вещества в ранней Вселенной.
Землю поливают дожди из маленьких черных дыр
Высокоэнергетические космические лучи, вторгающиеся в атмосферу Земли, могут формировать микроскопические черные дыры, заявляют греческие и российские ученые. Ученые считают, что такие черные мини-дыры могли бы помочь объяснить загадочные результаты, полученные датчиками космического излучения в Боливийских Андах и на Памире - речь о так называемых "кентаврах".
Новый кварктет: субатомные причуды в семействе пентачастиц
Удалось обнаружить никогда прежде не виданную элементарную частицу, составленную из пяти кварков и антикварков. Случаи рождения приблизительно 40 частиц нового типа были выявлены при анализе миллионов протон-протонных столкновений на сверхмощном протонном синхротроне в CERN. Это свидетельство в пользу существования ранее теоретически предсказанного целого семейства таких частиц.
Капли сверхплотного кваркового вещества прошивают Землю насквозь
Исследователи выявили два сейсмических события, которые, как они считают, могли быть вызваны исключительно проходом сквозь Землю кварковой материи - формы вещества, до сих пор не обнаруженной в экспериментах. Впрочем, есть свидетельство того, что такая странная кварковая материя встречается в космосе, среди некоторых экзотических звезд.
Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц. До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но последние исследования все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что нас, землян, просто угораздило родиться в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии, изрядно "попортившего" астрофизикам картину мира.
Загадка солнечных нейтрино решена
Удалось обнаружить эффект "исчезновения" нейтрино. Этот эффект свидетельствует о том, что нейтрино имеют массу и могут осциллировать - то есть превращаться из одного типа в другой. Стандартная модель элементарных частиц, которая успешно использовалась фундаментальной физикой с 70-х годов прошлого века, требует серьезной модернизации.
Новости по теме
