Секрет Бога. Американські фізики відкрили частку, якої не може бути

Секрет Бога. Американські фізики відкрили частку, якої не може бути
Гіпотетично, новий вид нейтрино може бути часткою темної матерії
В ході експерименту на детекторі нейтрино в американській лабораторії Fermilab вчені виявили раніше невідому частинку, саме існування якої перевертає Стандартну модель фізики. Можливо, з неї складається горезвісна темна матерія.
Йдеться про четвертий типі нейтрино. Згідно з поточними уявленнями про світобудову такої частки просто не може бути.
Однак, недавній експеримент на детекторі нейтрино в лабораторії Fermilab в штаті Іллінойс надав докази існування частинки, яку раніше лише передбачали. Йдеться від так звані "стерильні" нейтрино.
Результати дослідження вже представлені на суд наукової громадськості.
Наслідки цього відкриття можуть бути просто колосальними для теоретичної фізики і нашого розуміння того, як влаштований Всесвіт.

Великий експеримент

Як це часто буває в фізиці, новий експеримент виявився вдалою спробою повторення старого.
Вперше про стерильні нейтрино заговорили в середині 1990-х після досліджень на детекторі нейтрино в лабораторії в Лос-Аламосі (штат Нью-Мексико). Тоді і виникло припущення про те, що надлишок частинок, який за певних обставин фіксував детектор, пояснюється існуванням досі невідомого типу нейтрино. Цей тип не вдавалося засікти, тому що він ніяк не взаємодіє з матерією, припустили вчені.
Цей тип отримав назву "стерильні" нейтрино.
У наступні роки безліч експериментів намагалися повторити це досягнення, але все безрезультатно.
І ось дослідникам з Fermilab, розташованого в штаті Іллінойс неподалік від Чикаго, вдалося знову взяти слід таємничої частинки.
Дані, отримані в ході експерименту, не можуть бути пояснені в рамках Стандартної моделі фізики, вважає Сабіна Хоссенфельдер, одна з авторів дослідження.
Згідно з переважаючою гіпотезою, Всесвіт складається переважно з темної матерії, а ми досі не знаємо, що це таке і з яких елементарних частинок вона складається

Стерильні нейтрино

Нейтрино належать до числа найбільш поширених частинок у Всесвіті, але засікти їх надзвичайно складно.
Вони схожі на електрони, але у них немає електричного заряду, і вони мають настільки незначну масу, що майже не взаємодіють зі звичайною матерією.
Власне, більш менш достовірне підтвердження того, що нейтрино взагалі мають масу, з'явилося недавно. За роботу в цьому напрямку два американських фізики отримали в 2015 році Нобелівську премію.
В рамках традиційних уявлень нейтрино бувають трьох видів – електронне нейтрино, мюонне нейтрино і тау-нейтрино. Два останні види асоціюються з більш важкими частинками, що носять такі ж назви.
Гіпотетичний четвертий вид нейтрино отримав назву "стерильний". Такий нейтрино не може взаємодіяти зі звичайною матерією, описуваною в Стандартній моделі фізики частинок. Хіба що крім гравітаційної дії, але і це поки залишається лише здогадкою.
З цього випливає, що якщо стерильні нейтрино існують, вони розіб'ють в прах Стандартну модель і назавжди змінять фізику частинок.
І суть не тільки в тому, що це четвертий вид нейтрино (що само по собі вже немало). Справа в тому, що стерильний нейтрино – вельми ймовірний кандидат на роль "того", з чого складається темна матерія.

Які докази?

Саме незначна взаємодія між нейтрино і матерією є причиною того, що стерильні нейтрино неможливо безпосередньо засікти на існуючих детекторах нейтрино. Вони використовують обладнання, які фіксує спалахи світла, що виникають при зіткненні частинок.
Таким чином, на існування стерильних нейтрино вказує лише загальна надмірна кількість частинок в вимірюваному потоці. Теоретично ці таємничі частки можуть змішувати зі звичайними нейтрино і міняти амплітуду осциляцій.
В ході експериментів в Лос Аламосі в1990-х дослідники обстріляли променями з мюооних нейтрино детектор, що складається з електронних нейтрино, розташований за ізолюючою ємністю з водою, і змогли засікти 2437 зіткнень, в той час, як їх мало би бути майже на 500 менше.
З цього випливало, що існують якісь ще нейтрино, які супроводжували ті, про які знали вчені. Але ці "примарні" нейтрино засікти не вдалося.
Протягом двох десятиліть вченим там і не вдалося повторити цей експеримент. Більш того, в 2016 році завершився майже 10-річний досвід в лабораторії на Південному полюсі. В ході цього досвіду вчені відстежили майже 100 тис зіткнень нейтрино. Жодних ознак "таємничої частинки" не було виявлено. Деякі фізики поспішили повідомити, що стерильні нейтрино – це міф.
І ось настала черга експерименту на Fermilab.
Експеримент з 1990-х був повторений майже в точності, за винятком того, що детектор був ізольований від радіації за допомогою бака з маслом. Дослідники підрахували кількість зіткнень нейтрино, і цифри знову не зійшлися. Таємнича частка, яку неможливо засікти, оскільки вона не взаємодіє з матерією, знову проявила себе.
Звичайні нейтрино стикаються з прихованими, більш важкими "стерильними" нейтрино, які детектор не може засікти безпосередньо, і результати їх зіткнень виявляються в тому діапазоні, які обладнання здатне засікти, пишуть автори.
В рамках Стандартної моделі ці результати пояснювати не можна, роблять висновок автори дослідження. Вони вважають, що їхній експеримент доводить існування четвертого виду нейтрино.

Темна матерія?

Незабаром після того, як науковий світ вперше заговорив про стерильні нейтрино, з'явилася гіпотеза про те, що саме ця таємнича частка може бути... часткою темної матерії.
Вид нейтрино, який не взаємодіє зі звичайною матерією, є відмінним кандидатом на роль носія темної матерії, припускають деякі вчені.
Наприклад, Кеворк Абазаджан з Каліфорнійського університету в 2014 році опублікував роботу, в якій пропонує пояснювати таємниче випромінювання з галактичних кластерів саме існуванням якоїсь частинки темної матерії, яка не взаємодіє зі звичайною матерією. І пропонує на цю роль стерильні нейтрино.
У 2017 році в США була опублікована книга фізика Олександра Мерле з красномовною назвою Стерильні нейтрино і темна матерія. Автор розмірковує на тему того, що саме таємничий четвертий вид нейтрино є ідеальним кандидатом на роль частки, з якої складається темна матерія.
Результати нового експерименту на Fermilab змушують знову повернутися до цієї теми, констатує оглядач ScienceAlert Мішель Стар.
Робота вчених тільки що опублікована і ще не отримала рецензій. Але незабаром ми почуємо на тему стерильних нейтрино багато цікавого.

Related

Цікаво 4133235586015479906

Дописати коментар

Follow Us

Translate

Hot in week

Recent

Comments

Народ проти-політичне ток-шоу

Виберіть бажане відео, натиснувши "PLAYLIST" у лівому кутку цього програвача.

Google+ Followers

Варто подивитись

Виберіть бажане відео, натиснувши "PLAYLIST" у лівому кутку цього програвача.

Facebook

Кількість переглядів

Яндекс.Метрика
item