Версия для слабовидящих
Nature: венгерские физики говорят об открытии "пятой силы природы" Печать Email
Новости об инновациях
27.05.2016

Бериллий. Wikimedia Commons Бериллий. Wikimedia Commons

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.

МОСКВА, 26 мая – РИА Новости. 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, сообщает новостная служба журнала Nature.

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.

Автор: Владимир Королёв

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/vengerskikh-fizikov-zapodozrili-v-otkrytii-novoi-fundamentalnoi-sily

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта