12 840
Физика уже заждалась своей давно запланированной встречи с будущим — опять и снова, снова и опять кое-кто опаздывает. Самые последние, самые чувствительные поиски частиц, из которых, как мы думаем, могла бы состоять темная материя — невидимая субстанция, на которую приходится 85% массы в космосе — ни к чему не привели. Вимпы (WIMP, слабо взаимодействующие массивные частицы), эти крошечные субатомные частицы, прячутся лучше, чем думали физики, когда более 30 лет назад предсказывали их существование. Либо их не существует, что будет означать наше глубокое непонимание Вселенной. Многие ученые до сих пор питают надежду, что обновленные версии экспериментов по поиску вимпов их, наконец, найдут. Другие же усомнились в самом сердце тьмы и начинают подумывать о том, что пора выбросить на свалку истории наши представления о темной материи.
Нейтрино
Нейтрино — неуловимые частицы с нейтральным зарядом и полуцелым спином, взаимодействующие только слабо и гравитационно. Ежесекундно через каждый квадратный сантиметр вашего тела проходит около 6х1010 нейтрино, испускаемых Солнцем — но мы этого не чувствуем, настолько слабо они взаимодействуют. Однако высокоэнергетические нейтрино обнаруживают по их взаимодействию с мишенями. Нейтрино ловят в подземных лабораториях, заполненных водой, где те иногда реагируют с веществом, вызывая вспышку, которую ловит чувствительный детектор. Нобелевскую премию 2015 года присудили Такааки Кадзите и Артуру Макдональду за «открытие нейтринных осцилляций, которые показывают, что нейтрино имеют массу».
Нейтрино могут открыть тайну антиматерии
Одна из самых больших загадок в физике: почему Вселенная наполнена материей, а не антиматерией. Японский эксперимент теперь предложил возможное объяснение: субатомные частицы, которые называются нейтрино, могут вести себя по-разному в своих материальных и антиматериальных формах. Об этом несоответствии заговорили на Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP), которая прошла на прошлой неделе в Чикаго, Иллинойс, и оно может оказаться далеким от истины: чтобы заявить о нем во всеуслышание, нужно добыть еще данных. «Я бы мог поспорить, что у нейтрино действительно будет это несоответствие, но было бы преждевременно утверждать, что мы сможем это увидеть», говорит Андре де Гувеа, физик-теоретик из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс.
В данных ядерного реактора обнаружили намек на четвертый тип нейтрино
В туннелях глубоко внутри гранитной скалы в Дайя-Бей, на ядерном реакторе в 55 километрах от Гонконга, чувствительные детекторы уловили намек на существование новой формы нейтрино, одной из самых неуловимых и многочисленных частиц в природе. Нейтрино, электрически нейтральные частицы, которые откликаются лишь на гравитацию и слабое ядерное взаимодействие, взаимодействуют с материей так слабо, что сотни триллионов нейтрино ежесекундно пролетают через ваше тело, а вы даже не замечаете. Они бывают трех типов: электронные, мюонные и тау. Результаты Дайя-Бей указали на возможное существование четвертого, еще более загадочного и неуловимого типа частиц.
Вы очень удивитесь, когда узнаете «срок годности» электрона
Основы физики предполагают, что электроны практически бессмертны. Но недавно был проведен замечательный эксперимент, которому удалось опровергнуть это фундаментальное предположение. Правда, узнав его результаты, вы наверняка обхохочетесь: пересмотренный минимальный «срок годности» электронов составил 60 000 йотталет (!) — это в пять квинтиллионов раз больше возраста нашей Вселенной.
Будущее физики — за массивными нейтрино
В этом году Нобелевскую премию по физике дали именно им, но эта история только начинается. Если вы хотите описать Вселенную, в которой мы живем сегодня, с точки зрения физика, нужно понять только три вещи:
- какие различные типы частиц могут в ней находиться,
- какие законы управляют взаимодействиями между всеми этими различными частицами,
- какими были изначальные условия, с которых началась Вселенная.
Если ученый получит все это и у него будет достаточно вычислительной мощности, он сможет воспроизвести всю целостность Вселенной, в которой мы оказались сегодня, ограниченной только квантовой неопределенностью, присущей нашему опыту.
Как нейтрино, которые едва существуют, заполучили Нобелевскую премию
Нейтрино требуют терпения. Они того стоят, и присуждение Нобелевской премии по физике это подтверждает. Так же, как и связанные премии 1988, 1995 и 2002 года. По иронии судьбы, эти почти неуловимые частицы могут раскрыть вещи, которые никак больше не увидеть. Можно было бы начать с рассказа о том, что нейтрино — это элементарные частицы, но это плохое начало. Они называются элементарными не потому, что их легко понять, — очень нелегко, — а потому, что они кажутся совершенно точечными в своих размерах, и мы не можем разбить их на меньшие составляющие.
За что дали «нобелевку» по физике в этом году: нейтринные осцилляции
Во вторник Нобелевский комитет объявил двух ученых, Такааки Каджита из Японии и Артура Макдональда из Канады, лауреатами Нобелевской премии по физике за их эксперименты с обнаружением нейтрино. Каджита и Макдональд руководили двумя группами (в обсерваториях на противоположных концах планеты) в поиске неуловимых частиц нейтрино и решении старой проблемы в физике частиц.
В Лаборатории Ферми наблюдали первые осцилляции нейтрино
Ученые, работающие в рамках эксперимента NOvA при Лаборатории Ферми (Fermilab), наблюдали первое свидетельство осцилляций нейтрино. Нейтрино — неуловимые частицы, которые очень слабо взаимодействуют с обычной материей. Они бывают трех типов: мюонные нейтрино, электронные нейтрино и тау-нейтрино. Одна из задач эксперимента NOvA — наблюдение осцилляций мюонных нейтрино в электронные нейтрино.
Антарктическая обсерватория IceCube ищет «посланцев Вселенной»
Нейтрино — это особые частицы, которые могут проходить почти через все что угодно на своем пути даже от самых удаленных областей Вселенной. Землю постоянно бомбардируют миллиарды нейтрино, которые проходят прямо через земной шар, дома, животных, людей — через все. Крайне редко они взаимодействуют с материей, но гигантский эксперимент IceCube, расположенный на Южном полюсе, может обнаруживать столкновения между нейтрино и атомами во льду, используя сеть детекторов. Результаты последних исследований из Института Нильса Бора, наряду с другими, выявили некоторые физические свойства экзотических и крайне малоизученных частиц.
Для изучения нейтрино в Индии построят крупнейший в мире магнит
Индийские физики получили финансирование на изучение нейтрино, для которого они планируют построить крупнейший в мире магнит.
Зафиксирован возможный сигнал темной материи
Ученые поймали нетипичное излучение фотона в рентгеновских лучах, идущих из космоса, и утверждают, что это может быть свидетельством существования частицы темной материи. Сигнал пришел вследствие очень редкого события во Вселенной: фотон был излучен в результате разрушения гипотетической частицы, возможно, «стерильного нейтрино». Если открытие подтвердится, оно откроет новую эпоху исследований в физике частиц.
Эксперимент NOvA по исследованию нейтрино начал работу
Нейтрино — одни из самых неуловимых и интересных субатомных частиц, которые ученые пытаются изучать. Лучшее понимание этих крохотных, слабо взаимодействующих частиц может открыть новые области науки и помочь нам понять природу Вселенной. Пара объектов, расположенных на расстоянии 800 километров друг от друга на среднем западе США, могут стать первым шагом в этом процессе. Спустя пять лет строительства эксперимент NOvA готов к изучению нейтрино, пока они пролетают эти 800 километров в мгновение ока.
Borexino зафиксировал солнечные протон-протонные нейтрино
Подземный детектор нейтрино зафиксировал частицы, произведенные в процессе слияния двух протонов в ядре Солнца. Глубоко в его ядре пары протонов сливаются и формируют более тяжелые атомы, испуская таинственные частицы, которые называются нейтрино, в этом процессе. Эти реакции, как считается, должны быть первым шагом в цепи, которая ответственна за 99 процентов энергии, излучаемой Солнцем, но до сих пор у ученых не было никаких доказательств. Физики впервые поймали неуловимые нейтрино, произведенные в ходе основной реакции протонного синтеза на Солнце.
Излучение ранней Вселенной может быть ключом к важнейшим вопросам физики
Астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего измерили мельчайшие гравитационные искажения в поляризованном излучении ранней Вселенной и обнаружили, что эти древние микроволны могут стать важнейшим космологическим испытанием общей теории относительности Эйнштейна. У этих измерений есть потенциал сузить оценочную массу неуловимых субатомных частиц, известных как нейтрино.
Нейтрино могут стать последней каплей для Стандартной модели
Некоторые физики удивляются тому, что два относительно недавних открытия привлекли столько внимания: космическая инфляция, постоянное расширение Вселенной, и бозон Хиггса, дающий массу другим частицам. Конечно, открытия пьянящие и весьма интересные, но ни для кого не секрет, что они весьма скучны. Физики устали от Стандартной модели, и по мнению многих, для физики в целом было бы лучше, если бы бозон Хиггса не нашли.
Антарктический детектор уловил третье высокоэнергетическое нейтрино
Физики с IceCube Collaboration — которая управляет нейтринной обсерваторией IceCube в Антарктиде — объявили об открытии трех нейтрино, которые являются самыми легкими среди самых высокоэнергетических частиц такого типа. Команда ученых считает, что именно эти нейтрино могут быть произведены взрывом далекой сверхновой.
Нейтрино расскажут из чего состоит Вселенная
Человечество ищет ответы на множество интересующих его вопросов. К примеру, из чего состоит Вселенная? Существует теория, что при зарождении Вселенной количество созданной материи и антиматерии было равнозначным, и при встрече эти два типа частиц уничтожают друг друга. По правде говоря, некоторые ученые считают, что Вселенная очень нестабильна и вообще не должна была зародиться. Что же случилось?
В Антарктиде впервые зафиксировали источники высокоэнергетичных нейтрино
Первые космические лучи были открыты еще 100 лет назад, но их происхождение до сих пор остается великой тайной для физиков. Однако массивный телескоп в нейтринной обсерватории IceCube, расположенной в антарктических льдах, сообщил об обнаружении 28 чрезвычайно высокоэнергетичных нейтрино, которые могли родиться в космических источниках. Два из них достигали энергии больше, чем 1 петаэлектронвольт (ПэВ), что в тысячи раз выше, чем максимальная энергия нейтрино, которую можно получить в ускорителе на Земле.
Физика за пределами Стандартной модели: изменчивая природа нейтрино
Частицы нейтрино, о которых косвенно упоминалось в заметке «10 самых странных вещей во Вселенной», бывают трех типов или, как говорят в тесном кругу физиков, ароматов: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. Еще в 1958 году итальянский физик Бруно Понтекорво заметил, что никакой принцип, кроме закона сохранения лептонного числа, не запрещает нейтрино одного типа самопроизвольно превращаться в нейтрино иного типа. Возможно, это в том случае, если частица представляет собой квантово-механическую «смесь» других частиц. Другими словами, любое нейтрино можно представить состоящим из трех других.
#чтиво | 10 самых странных вещей во Вселенной
Чем больше мы смотрим на солнце и звезды, тем больше странностей мы наблюдаем. Даже само пространство вызывает недоумение. Последние исследования показывают, что Вселенная простирается на 150 миллиардов световых лет в поперечнике, а возраст самого космоса составляет около 13,7 миллиардов лет. От сверхбыстрых звезд до природы вещей — специально для вас мы собрали десять самых странных и загадочных объектов за пределами нашего маленького мирка.
Читать далее →
