rss
07/06/2020
EN   UA

Молодiжне Перехрестя (Тисність на обкладинку)

#370

Ваша точка зору

Чого, на Вашу думку, найбільше бракує Україні для перемоги?
Грошей
Зброї
Ядерної зброї
Міжнародної підтримки
Совісті найвищого керівництва
Ваш варіант відповіді
Наука \ Потенційний прорив у дослідженні темної матерії

Міжнародна команда фізиків, можливо, вперше детектувала аксіони – гіпотетичні ультралегкі елементарні частинки, які не входять у Стандарну модель. Фізики-теоретики уперше постулювали існування цих частинок ще у 1970-х рр., щоб вирішити проблему збереження CP-інваріантності у квантовій хромодинаміці.

Але згодом аксіони (до речі, названі на честь прального порошку «Акс», що, на думку Френка Вільчека, лауреата Нобелівської премії 2004 р., мало б свідчити про «очищення» квантової хромодинаміки від проблеми сильного СР-порушення) стали популярним поясненням темної матерії – загадкової субстанції, яка, за підрахунками, становить 85% маси Всесвіту, але не випромінює світла. Вчені знають про темну матерію лише за її гравітаційним впливом на галактики й поки що не мають гадки, що це за субстанція. Існує низка гіпотетичних елементарних частинок, які могли б лежати в її основі, серед яких, зокрема, й аксіони.

Якщо результати експерименту підтвердяться, аксіони, однак, не пояснять більшість відсутньої маси у Всесвіті, – стверджує Кай Мартенс, фізик із Токійського університету й один з авторів експерименту. Вони народжуються у Сонці, й не є часками тієї «холодної темної матерії», яка заповнює гало галактик й існує з часів раннього Всесвіту.

Також поки що немає певності, чи справді експеримент XENON детектував аксіони. Хоча дані збирали два роки, натяк на сигнал – досі слабкий і ще не дозволяє впевнено оголосити про відкриття. Якщо накопичиться більше даних, він узагалі може зникнути.

Проте зараз досить достовірно виглядає на те, що сигнал все-таки був. Його підхопили у резервуарі, що містить 3,5 тонни рідкого ксеному (3,2 метричної тонни) і розташований глибоко під землею у Національній лабораторії Ґран-Сассо в Італії. Принаймні, два інших ефекти могли пояснити ці дані, але фізики протестували альтернативні версії і дійшли висновку, що найвірогідніше пояснення – це все-таки аксіони.

«Якщо ці результати підтвердяться – а це досить велике «якщо», – вони стануть найбільшим переломним моментом у моїй ділянці фізики з часів відкриття космічного прискорення», – каже фізик Чанда Прескод-Вайнштейн з Університету Нью-Гемпширу, яка не брала участі в експерименті. (Відкриття космічного прискорення у 1998 р. показало, що Всесвіт не просто розширюється, а розширюється з прискоренням).

В експерименті XENON фізики стежать за мініатюрними спалахами світла у темних, ізольованих резервуарах ксенону, які непроникні для більшості видів випромінювання, окрім вузького діапазону ультралегких частинок. Проникаючи в резервуар, вони взаємодіють там з атомами рідини, утворюючи ці мініатюрні спалахи. Науковці слідкують за ними у певних енергетичних діапазонах, які відповідають енергіям гіпотетичних, але ще не відкритих частинок. Уперше детектор підходив сигнал у низькому енергетичному діапазоні, який відповідає тим значенням, які, за розрахунками, мали би бути в аксіонів.

Досі за допомогою експерименту XENON вчені шукали здебільшого інший вид частинок, а саме так звані «вімпи» (англ. weakly interacting massive particles – «слабко взаємодіючі масивні частинки»), які досі були основними кандидатами на роль частинок темної матерії. Але за кілька років експериментів фізики так і не підхопили сигнал «вімпів» у жодному з розрахункових діапазонів.

«Хоча протягом багатьох десятиліть «вімпи» були основною гіпотезою в основі темної матерії, принаймні стільки ж часу говорили про аксіони, а останніми роками відбувся цілий ряд експериментів, які мали довести їхнє існування. Цей експеримент може поставити елегантну крапку у цих спробах», – каже фізик з Університету Ореґону Т’єн-Т’єн Ю, яка теж не брала участі в експерименті.

Ю, щоправда, додає, що сигнал, який міг підхопити XENON, репрезентує не холодну темну матерію, а аксіони, які утворились у самому Сонці. Мартенс із цим погоджується, але додає, що навіть ці сонячні аксіони – це раніше небачені частинки, які, наче привиди, наповнюють Всесвіт і у багатьох сенсах можуть кваліфікуватись як темна матерія. Хоча він визнає, що вони не пояснюють величезну кількість «відсутньої» маси у Всесвіті.

Тож фізики, найімовірніше, трактуватимуть результати експерименту XENON як попередні. Більшу експериментальну лабораторію під назвою XENONnt споруджують Італії, й вони повинна дати чіткішу статистику. Крім того, альтернативні експерименти в Китаї та Сполучених Штатах вже проводять або вони перебувають у процесі розробки.

Автор: Rafi Letzter, Physicists Announce Potential Dark Matter Breakthrough

Зреферував Є. Л. , ZBRUC (https://zbruc.eu/node/98461)

Джерело: SCIENTIFIC AMERICAN (https://www.scientificamerican.com/article/physicists-announce-potential-dark-matter-breakthrough/)

Наскільки надійними є наукові результати?

 

 

Реклама

© 2006-2011 "Час i Подiї". All Rights Reserved | Chicago Web Design - www.4everstudio.com