НОВОСТИ В УКРАИНЕ
Многих людей интересует вопрос, существуют ли различия между обычной и экзотической материей. В частности, профессор физики Анна Сотер и ее команда из Цюрихского федерального технологического института (ETH Zurich) и Института имени Пауля Шеррера (PSI) в Виллигене исследуют этот вопрос. Об этом пишет PHYS.ORG.
«Мы сделали важный шаг на пути к проведению интересного эксперимента по этой теме. Мы хотим измерить гравитационное взаимодействие мюона», – говорит Сотер.
Известно, что вся окружающая нас материя, включая нас самих, состоит из протонов, нейтронов и электронов. Физики называют это первым поколением частиц. Также существуют два следующих поколения, в которые входят более тяжёлые частицы. Например, мюон является более тяжелым «братом» электрона и относится ко второму поколению.
«В PSI исследователи искусственно создают мюоны и их античастицы в крупном ускорителе частиц. Когда положительно заряженный антимюон соединяется с отрицательно заряженным электроном, образуется нейтральный атом мюония», – говорится в материале.
В частности, стандартная модель физики частиц описывает поколенческую структуру материи.
«Но мы, физики, до сих пор не понимаем, почему вообще существуют эти дополнительные поколения и почему их в общей сложности три?» – отмечает Сотер.
Еще один интересный вопрос заключается в том, ведут ли себя частицы второго и третьего поколений, имеющие большую массу, под действием гравитации точно так же, как и более легкие частицы первого поколения.
«В обычной материи все тела падают с одинаковой скоростью в определенной точке гравитационного поля. Эта универсальность свободного падения была признана еще во времена Галилео Галилея и Исаака Ньютона и, как принцип эквивалентности гравитационной и инерционной масс, является краеугольным камнем теории гравитации Альберта Эйнштейна», – напомнили в публикации.
Однако этот загадочный принцип до сих пор демонстрировался только на обычной материи или антиматерии первого поколения. Измеряя гравитационное поведение мюония, учёные впервые изучат, как падает частица второго поколения.
«Экзотический мюоний очень хорошо подходит для этого, поскольку является нейтральным атомом. Ведь чтобы что-то падало, нужно, чтобы это было нейтральным», – подчеркнула Сотер.
В случае заряженной частицы слабый гравитационный эффект был бы замаскирован рассеянными электромагнитными полями.
«Однако существуют и серьезные трудности: мюоны распадаются очень быстро – уже через 2,2 микросекунды. А предыдущие источники мюония генерировали атомы, которые разлетались в разных направлениях с разной скоростью и поэтому были непригодны для точных экспериментов», – добавляет издание.
В то же время в PSI учёные добились значительного прорыва.
«Нам удалось получить атомы мюония в «холодном» состоянии, что и делает возможным проведение эксперимента с гравитацией. В данном случае «холодное» означает, что атомы движутся с одинаковой скоростью, почти параллельно друг другу», – отметила исследовательница.
Как оказалось, этого удалось добиться благодаря новому методу генерации атомов мюония, о чем ученые сообщили в журнале Nature Physics.
«Для этого мы использовали сверхтекучий гелий, охлаждённый почти до абсолютного нуля – до -273 °C (-459 °F). Сверхтекучий гелий – это так называемая квантовая жидкость, в которой отдельные атомы гелия теряют свою идентичность и которая не допускает никаких примесей в своем составе», – пояснила главный автор исследования Джесси Чжан.
Далее учёные планируют разработать прибор, который будет использоваться для измерения влияния гравитации на пучок мюонов – так называемый интерферометр. Он использует волновые свойства атомов для создания интерференционной картины. В частности, незначительное смещение этой картины, вызванное гравитационным притяжением Земли, позволяет определить гравитационное воздействие на мюоны.
«Мы надеемся, что в этом году нам удастся впервые опробовать этот метод на атомном пучке, и если все пойдет хорошо, собственно гравитационный эксперимент должен состояться через два-три года», – добавляет Сотер.
До сих пор в физике считалось, что существует четыре фундаментальных взаимодействия – гравитация, электромагнетизм, сильное взаимодействие и слабое взаимодействие. Хотя существование пятой силы предлагалось не раз, оно никогда не доказывалось.
В то же время такое доказательство не является главной целью Сотер.
«Я абсолютно открыта для различных идей. Я просто хочу впервые измерить, распространяется ли эквивалентность между гравитационной и инерционной массой также на частицы второго поколения – уже сама по себе эта работа весьма вдохновляет», – отметила она.
Другие исследования ученых
Как писал УНИАН, ранее на краю Солнечной системы обнаружили 27 малых объектов, которые удивили астрономов. Это приводит к одной из двух неожиданных возможностей – либо далеко от Солнца происходит гораздо меньше столкновений, чем считали астрономы, либо столкновения все-таки происходят.
Также сообщалось, что ученые обнаружили первый след взрослого тираннозавра. След длиной примерно 7 метров состоит из четырех трехпальцевых отпечатков, которые были обнаружены в формации Хелл-Крик на юго-западе Северной Дакоты.
