Первые звезды были зажжены стерильными нейтрино
Открытие пока еще не обнаруженного типа нейтрино может помочь в разрешении целого ряда астрофизических загадок, начиная с выяснения природы темной материи и заканчивая тайной рождения первых звезд. Однако добыть неоспоримые доказательства существования этого типа частиц может оказаться довольно сложной задачей.
Нейтрино - это элементарные частицы (они относятся к лептонам), в больших количествах рождающиеся в ядерных "топках" звезд, а еще больше их возникает при взрывах сверхновых. Ныне известно три типа (сорта) нейтрино - электронное, мюонное и тау-нейтрино. За последние десять лет экспериментальными методами удалось доказать, что нейтрино способны испытывать так называемые осцилляции (neutrino oscillations), в ходе которых они переходят из одного типа в другой (сама идея осциллирующих нейтрино (1957 г.) принадлежит выдающемуся итальянскому физику Бруно Понтекорво (Bruno Pontecorvo, 1913-1993), работавшему в СССР - он указал на возможность смешивания электронного и мюонного типов нейтрино). Теоретически это возможно только в том случае, если нейтрино обладают ненулевой массой покоя.
К настоящему времени еще не удалось получить точные значения всех масс нейтрино (появились лишь известные экспериментальные ограничения на них, для электронного нейтрино это меньше 3 эВ или даже доли электронвольта), однако сам факт наличия таких масс, кажется, подразумевает, что должен существовать и четвертый сорт нейтрино - так называемые стерильные нейтрино ("sterile" neutrinos).
Все три известных типа нейтрино имеют один и тот же спин (1/2) и одну и ту же спиральность - они левополяризованные (антинейтрино, соответственно, правополяризованные). А стерильные нейтрино появились "на кончике пера" как правые компоненты в теории Вайнберга-Глэшоу-Салама (объединившей в свое время электромагнитные и слабые взаимодействия). Стерильными они названы потому, что не участвуют даже в обычных слабых взаимодействиях (с участием тяжелых промежуточных бозонов W и Z) и с обычной материей взаимодействуют исключительно гравитационным образом (стерильные вообще гораздо массивнее, чем известные типы нейтрино). И опять же путем осцилляций обычные состояния нейтрино могут переходить в стерильные (и наоборот). При этом может происходить испускание (или, соответственно, поглощение) бозонов Хиггса (Higgs boson, H).
Если бы масса стерильных нейтрино превышала массу "нормальных" в триллионы раз, то они все уже в течение первой секунды после Большого взрыва должны были бы превратиться в своих более легких "кузенов". А вот если соотношение масс находится в пределах 100 тысяч или около того (т.е. несколько килоэлектронвольт, 1 кэВ - это одна миллионная массы водородного атома), то стерильные все еще могут существовать в нашей Вселенной и распадаться время от времени в более легкие типы нейтрино с излучением фотонов рентгеновского диапазона.
В 1994 году Скотт Доделсон (Scott Dodelson) из Национальной лаборатории высокоэнергетических исследований имени Энрико Ферми (Fermilab, Fermi National Accelerator Laboratory - FNAL) в Батавии (штат Иллинойс, США) и Лоренс Видроу (Lawrence Widrow) из Королевского университета в Кингстоне (Queen's University, Канада) предположили, что такие относительно маломассивные стерильные нейтрино могли бы составлять основу темного вещества - то есть неведомого нам пока типа материи, что раз в шесть превосходит по своей полной массе массу всего "нормального" вещества Вселенной. Каково общее число стерильных нейтрино во Вселенной, пока неясно. Если масса стерильных нейтрино составляет порядка нескольких килоэлектронвольт, то их присутствие уже могло бы объяснить полностью феномен темной материи. Тогда же исследователи, возглавляемые выпускником Московского университета Александром Кусенко, работающим в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, проделали выкладки, согласно которым стерильные нейтрино, рожденные во взрывах сверхновых звезд, могли бы "толкать" образующиеся в ходе этих взрывов нейтронные звезды, и в результате этих "пинков" ("киков" - от слова "kick") остатки взрывов могли бы приобретать скорости до тысяч километров в секунду - явление, которое до этого казалось малообъяснимым. Дело в том, что на излучение нейтрино тратится до 99% энергии взрыва и небольшая (даже однопроцентная) анизотропия потоков нейтрино, вызванная нейтринной осцилляцией и конфигурацией магнитных полей, может привести к выдаче очень большого импульса.
На иллюстрации: Карта всего неба, отображающая интенсивность "самого древнего света" во Вселенной. Цвета обозначают мельчайшие колебания температуры реликтового излучения. "Самые теплые" места видятся красными пятнами, самые "прохладные" - синими. Овальная форма картинки - это проекция, на которой показаны оба небесных полушария; подобно этому и земной шар может быть представлен как овал. Изображение NASA/WMAP с сайта www.gsfc.nasa.gov.
Теперь же Петер Бирманн (Peter Biermann), что работает в германском Радиоастрономическом институте имени Макса Планка (Max-Planck-Institut für Radioastronomie - MPIFR, Бонн), и Кусенко пришли к выводу, что стерильные нейтрино, возможно, помогли также появиться и самым первым поколениями звезд (публикация Physical Review Letters 10 марта 2006 г. - PRL (vol 96, no 091301)). Как известно, результаты наблюдений зонда WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - Зонд для исследования микроволновой анизотропии имени Дэвида Вилкайнсона), опубликованные в 2003 году, заставили предположить, что первые звезды начали ионизировать межзвездный газ спустя всего лишь 200 миллионов лет после Большого взрыва. Это обстоятельство весьма озадачивало астрономов, поскольку срок, прошедший со времен рождения этого мира и до появления первых звезд, был необычайно мал. Новые результаты WMAP, обнародованные совсем недавно, несколько упростили ученым жизнь (теперь граница ионизация относится уже к порогу в 400 миллионов лет), однако и такой срок на сотни миллионов лет уступает ожидаемому из стандартных теорий звездообразования.
Кусенко считает, что именно участие (в качестве своеобразного катализатора) стерильных нейтрино в формировании (охлаждении) газовых облаков из молекулярного водорода могло бы ускорить процессы первого звездообразования. Ведь образование водородных молекул требует связи двух атомов водорода. И подобные реакции протекают гораздо активнее, если один из атомов заранее ионизирован (лишен электронной оболочки). И вот эта-то изначальная ионизация могла быть вызвана рентгеновским излучением, продуцируемым распадающимися стерильными нейтрино в условиях ранней Вселенной. Первые звезды во Вселенной тогда могли бы зажечься уже спустя 20-100 миллионов лет после Большого взрыва, а ионизация газа, окружающего их, произошла тогда спустя 150-400 миллионов лет после Большого взрыва.
Кроме того, именно деятельностью стерильных нейтрино можно объяснить отсутствие больших скоплений антивещества в окружающем нас мире (так называемую барионную асимметрию Вселенной). В условиях ранней Вселенной эти стерильные нейтрино, возможно, производили "захват" плазменного "лептонного заряда" ("lepton number"), и таким образом был нарушен "закон сохранения" лептонного заряда, ну а в более позднее время недостаток этого лептонного заряда был конвертирован в барионный заряд, отличный от нуля - возникла асимметрия между барионами (вроде протонов) и антибарионами (вроде антипротонов).
Кусенко считает, что уже на нынешнем этапе развития экспериментальной техники есть шанс на обнаружение различных типов стерильных нейтрино, которые, однако, имеют меньшую массу, чем те, что несут ответственность за неуловимую темную материю. Так, несколько лет назад результаты эксперимента в американской Национальной лаборатории Лос-Аламоса (Los Alamos National Laboratory) в штате Нью-Мексико позволили заговорить о возможности существования стерильных нейтрино с массой порядка 1 электронвольта, а в настоящее время в Fermilab в разгаре многообещающий проект по нейтринным осцилляциям и поискам массы нейтрино MiniBooNE (Booster Neutrino Experiment), очередные результаты которого ожидаются в 2006 году.
Источники:
Dark Matter Lighting up the First Stars
Sterile Neutrinos fecundate the Creation of Stars - Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Did "Dark Matter" Create the First Stars? Dark matter could be "sterile" neutrinos, whose decay led to the formation of stars in the early universe - Max Planck Society - Press Release
'Sterile' neutrinos may solve cosmic conundrums - New Scientist
Relic keV sterile neutrinos and reionization - arXiv
Ссылки:
Стерильные нейтрино (блог "Элементов")
Скрытая масса может состоять из стерильных нейтрино
Осцилляции нейтрино - "рентген" для небесных тел?
Физика нейтрино
Нейтринные осцилляции
Нейтрино
Загадки массы
2
комментария
|
Обсудить
Справка
Нейтрино -
электрически нейтральная частица со спином 1/2, то есть относится к фермионам. Принадлежит к классу легких частиц - лептонов. Нейтрино и антинейтрино имеют по три различных типа или "аромата", электронное, мюонное и тау-нейтрино. При взаимодействии с другими частицами нейтрино превращаются в соответствующий заряженный лептон. В отрицательные лептоны превращаются левые нейтрино, то есть, имеющие спиральность l = -1/2. Правые нейтрино являются античастицами к левым нейтрино.
Частица была "придумана" швейцарским физиком Вольфганом Паули в 1930 году для того, чтобы спасти закон сохранения энергии, так как последние эксперименты по изучению бета-распада указывали на его нарушение. Чтобы урегулировать перекос между теорией и практикой, Паули ввел гипотетическую электрически нейтральную частицу. Частицу назвали нейтрон. Однако после открытия в 1932 году другой массивной нейтральной частицы, которую мы сейчас знаем под этим именем, Энрико Ферми предложил переименовать частицу в нейтрино - по-итальянски "нейтрончик".
Нейтрино столь плохо взаимодействуют с другим веществом, что могут беспрепятственно пролететь сквозь стену, простирающуюся от Земли до Луны. Они рождаются, например, в ходе реакции ядерного синтеза, за счет которого горит Солнце и другие звезды. Антинейтрино же производятся в ходе расщепления атомных ядер на атомных электростанциях. В процессе расщепления атомного ядра на два меньших появляются радиоактивные ядра, которые распадаются, испуская электрон и антинейтрино.
Справка
Слабое взаимодействие
- одно из четырех известных фундаментальных взаимодействий между элементарными частицами. Слабое взаимодействие значительно слабее сильного и электромагнитного взаимодействий, но гораздо сильнее гравитационного.
Об интенсивности взаимодействий можно судить по скорости процессов, которые оно вызывает. Обычно сравнивают между собой скорости процессов при энергиях порядка 1 ГэВ, характерных для физики элементарных частиц. При таких энергиях процесс, обусловленный сильным взаимодействием, происходит за время порядка 10-24 с, электромагнитный процесс - за время порядка 10-21 с, характерное же время процессов, происходящих за счет слабого взаимодействия (слабых процессов), гораздо больше: порядка 10-10 с, так что в мире элементарных частиц слабые процессы протекают чрезвычайно медленно.
Другая характеристика взаимодействия - длина свободного пробега частицы в веществе. Сильно взаимодействующие частицы (адроны) можно задержать железной плитой толщиной в несколько десятков см, тогда как нейтрино, обладающее лишь слабым взаимодействием, проходило бы, не испытав ни одного столкновения, через железную плиту толщиной порядка миллиарда км. Еще более слабым является гравитационное взаимодействие, сила которого при энергии порядка 1 ГэВ в 1033 раз меньше, чем у слабого взаимодействия. Однако обычно роль гравитационного взаимодействия гораздо заметнее роли слабого взаимодействия. Это связано с тем, что оно, как и электромагнитное, имеет бесконечно большой радиус действия; поэтому, например, на тела, находящиеся на поверхности Земли, действует гравитационное притяжение всех атомов, из которых состоит Земля. Слабое же взаимодействие обладает очень малым радиусом действия: около 2х10-16 см (что на три порядка меньше радиуса сильного взаимодействия). Вследствие этого, например, слабое взаимодействие между ядрами двух соседних атомов, находящихся на расстоянии 10-8 см, ничтожно мало, несравненно слабее не только электромагнитного, но и гравитационного взаимодействий между ними.
Однако, несмотря на малую величину и короткодействие, слабое взаимодействие играет очень важную роль в природе. Так, если бы удалось "выключить" слабое взаимодействие, то погасло бы Солнце, поскольку был бы невозможен процесс превращения протона в нейтрон, позитрон в нейтрино, в результате которого четыре протона превращаются в 4He, два позитрона и два нейтрино.
Физическая энциклопедия. М., 1994
Справка
Темное вещество
Темное вещество (dark matter) составляет приблизительно 23% массового-энергетического "бюджета" Вселенной. Нормальное вещество, материал звезд, планет и людей, вносит только 4%. (Остальную часть Вселенной составляет еще более таинственная вещь, названная темной энергией - dark energy)
Некоторая малая часть темного вещества была уже идентифицирована и больше не является тайной. Трудноуловимые частицы нейтрино, про которые когда-то думали, что они имеют массу покоя, равную нулю, подобно фотонам, теперь признаны имеющими некий ненулевой вес и составляют часть этого самого "бюджета". Холодные мертвые звезды, найденные недавно в большом количестве, также вносят свой скромный вклад в этот общий зачет.
Справка
WIMPs
Большое количество физиков убеждено в том, что скрытая масса заключена в основном в элементарных частицах (аксионах, фотино, нейтрино, нейтралино, гравитино и других космино). Экспериментальные установки могут быть модифицированы так, чтобы стало возможным изучить некоторые из частиц темного вещества. Предполагается, что, когда интенсивный поток WIMPs пролетает через кристалл из германия и кремния, часть частиц будет изредка попадать в ядро кристаллической решетки, и решетка начнет вибрировать из-за толчков, поскольку WIMPs, по расчетам, должны иметь массу примерно такую же, как атом. Какая-то часть импульсов будет передана электронам в кристалле, заставляя их перескакивать. Каждый кристалл смонтирован со свинцовой батареей, и эффект наблюдается посредством помещения в него электрического поля и измерения потока заряда - метод, известный как ионизационное обнаружение. Один кристалл весом 900 г может испытать от 1 до 1000 взаимодействий с WIMPs каждый день, независимо от природы WIMPs.
Справка
Нейтронные звезды
- очень компактные и плотные объекты с массами около полутора солнечных и радиусом порядка 10 километров. Плотность в центре такой "звезды" в несколько раз превышает ядерную. В основном нейтронные звезды состоят из вырожденных нейтронов с малой примесью вырожденных протонов и электронов и только самые внешние слои - твердая кора - содержат железо с примесью Cr, Ni, Co. Гидростатическое равновесие в них поддерживается давлением вырожденного нейтронного газа. Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд (в несколько раз превышающих массу Солнца). Большинство известных на сегодня нейтронных звезд являются пульсарами (обнаружены в 1967 году).
Статьи по теме
Жизни на Земле угрожают "галактические нырки"
Солнечная система в процессе своего движения в составе галактического диска периодически переходит то в "верхнюю" его часть, то в "нижнюю" и таким образом время от времени подвергается более высоким дозам опасного космического излучения.
Найден пульсар, устроившийся на полставки
Британские астрономы выявили очень странный пульсар, который, вероятно, поможет в будущем разгадать многие загадки этих необычных "космических маяков" и проверить имеющиеся теории пульсаров.
Величайшие взрывы как последствия звездных "измен"
Новое исследование заставляет признать, что полной ясности с гамма-всплесками все еще нет, и механизмы, породившие на свет большую часть исследованных коротких GRBs, могут быть более изощренными - с предварительным обменом звездными компаньонами в пределах шаровых скоплений.
За сто лет в Галактике вспыхивают две сверхновые
C помощью космической обсерватории "Интеграл" международная группа исследователей смогла подтвердить предсказанную интенсивность рождения радиоактивного алюминия в массивных звездах и сверхновых и оценить таким образом общее число галактических сверхновых.
Сверхновые мультики от Большого Магелланова облака
Астрономы обнаружили слабое "видеоэхо" от трех древних сверхновых, вспышки которых можно было наблюдать на Земле несколько веков назад. Это "эхо" было отражено межзвездными газовыми облаками, удаленными от первоисточника на сотни световых лет.
Жизнь после смерти на небесах
На снимке, полученном с помощью космической обсерватории "Чандра", работающей в рентгеновском диапазоне, запечатлен своеобразный космический "обряд похорон" - то есть превращение сверхновой в остаток сверхновой - процесс, который никогда еще не наблюдался в таких деталях.
Громкое эхо звезды Тихо
При наблюдениях остатка так называемой звезды Тихо астрономам удалось отыскать надежные свидетельства в пользу теории, согласно которой большая часть космических лучей высоких энергий, непрерывно бомбардирующих Землю, производится ударными волнами при взрывах сверхновых.
"Быстрый" и мертвые
Картина взрыва гиперновых звезд существенно отличается от той, что возникала в воображении исследователей до того, как в космос был запущен уникальный ловец гамма-всплесков - спутник Swift.
Жизнь могла возникнуть 10 миллиардов лет назад
Исследование, проведенное с помощью космического телескопа NASA "Спитцер", свидетельствует в пользу очень раннего возникновения внеземной жизни и может предоставить новые сведения о составе удаленных галактик.
Тайна ближайшего взрыва сверхновой
Прародитель сверхновой звезды SN 1987A весил в 20 раз больше нашего Солнца, таким образом он оказывался прямо на "разделительной линии", оставляя астрономов в неведении относительно того, какого именно типа компактный объект должен появиться в результате этого катаклизма.
Найдена самая древняя звезда
Международной группе исследователей удалось обнаружить старейшую из всех известных нам звезд, одну из тех самых "ранних пташек", что появились в юной Вселенной, когда ей еще не исполнилось одного миллиарда лет.
Ранняя Вселенная была заполнена черными мини-дырами
Британские исследователи нашли свидетельства в пользу экзотичной теории, согласно которой ранняя Вселенная представляла собой пространство, заполненное одними лишь крошечными первородными черными дырами.
Десятисекундный армагеддон
Американские исследователи считают, что случаи массовой гибели живых существ на Земле можно объяснить, если использовать информацию о мощнейших звездных взрывах, получивших наименование гамма-всплесков. Удалось составить возможный сценарий подобного армагеддона.
Первые звезды в первых галактиках
Британские и американские астрономы использовали космические телескопы "Спитцер" и "Хаббл" для того, чтобы уловить свет, дошедший до нас от первых звезд, сформировавшихся в самых удаленных от Земли уголках Вселенной.
Землю просветят с помощью нейтрино
Регистрация геонейтрино дает возможность получить первую достоверную информацию о химическом составе земных глубин. Также открывается путь к нейтринному сканированию земных недр в разных сечениях, своего рода нейтринной томографии нашей планеты.
Раз в 10 000 лет Земля купается в темной материи
Солнечная система в своем движении через космическое пространство может регулярно сталкиваться с чрезвычайно разреженными скоплениями экзотических элементарных частиц, сохранившимися со времен раннего детства Вселенной. Об этом свидетельствуют вычисления швейцарских физиков.
Пульсар 3C58 прохлаждается и расставляет сети
Изучение молодого пульсара 3C58 с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" позволило зафиксировать аномально быстрое охлаждение этого объекта. Полученные данные позволяют предположить, что плотность вещества пульсара на самом деле гораздо выше той, что следует из общепринятых теорий.
Физика: 9 важнейших нерешенных вопросов
Череда недавних громких астрономических открытий заставила признать тревожный факт: та материя во Вселенной, про которую мы хоть что-то знаем, составляет не более 5% нашего мира. А остальное приходится на неизвестные формы "темного вещества" и "темной энергии". При этом резко повысилась роль физики элементарных частиц, от которой теперь требуют раскрытия основных законов природы, управляющих этим самым темным веществом, темной энергией и т.д.
В ускоренном расширении Вселенной повинны нейтрино
Трое американских физиков-теоретиков предложили новую модель расширения Вселенной. По мнению этих ученых, существует еще не открытое силовое поле, кванты которого они предлагают называть акселеронами. Акселеронное поле вынуждает нейтрино отталкиваться друг от друга, благодаря чему они разлетаются и "растягивают" за собой космическое пространство. Из новой теории вытекает вполне определенный сценарий будущего мироздания.
Вселенная может оказаться старше
Вселенная может оказаться примерно на миллиард лет старше своего официального возраста. К такому выводу пришли физики из Италии и ФРГ. Их выводы основаны на измерении скорости цепочки термоядерных реакций, которые обеспечивают светимость горячих и ярких звезд, масса которых как минимум в два-три раза превышает массу нашего Солнца.
Датчик гравитационных волн уходит под землю
Гравитационные волны - это своего рода "рябь" в пространственно- временном континууме, которая возникает тогда, когда массивные космические тела испытывают ускорение (точнее говоря, гравитационные волны излучаются массами, движущимися с переменным ускорением). Альберт Эйнштейн предположил их существование в рамках своей Общей теории относительности еще в 1915 году. Двигаться гравитационные волны должны были со скоростью света. Однако эти волны очень слабы и их регистрация до сих пор находится на грани технических возможностей.
Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц. До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но последние исследования все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что нас, землян, просто угораздило родиться в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии, изрядно "попортившего" астрофизикам картину мира.
Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.
Физики открыли "мятежную" субатомную частицу
На линейном ускорителе в Стэнфорде идентифицировали новую субатомную частицу Ds (2317). Эта частица представляет из себя необычный "сплав" "очарованного" кварка и "странного" антикварка. Ее масса оказалась существенно ниже, чем можно было бы ожидать. В качестве альтернативы рассматривается и такая возможность: частица могла бы быть в новом, до настоящего времени невиданном состоянии - ассоциация четырех кварков.
Загадка солнечных нейтрино решена
Удалось обнаружить эффект "исчезновения" нейтрино. Этот эффект свидетельствует о том, что нейтрино имеют массу и могут осциллировать - то есть превращаться из одного типа в другой. Стандартная модель элементарных частиц, которая успешно использовалась фундаментальной физикой с 70-х годов прошлого века, требует серьезной модернизации.
Искусственное ускорение ядерного распада
Японским физикам впервые удалось заметно увеличить скорость естественного распада ядер радиоактивного элемента, не подвергая их никаким экстремальным воздействиям. Они сумели загнать атомы бериллия-7 во внутреннюю часть почти сферических шестидесятиатомных молекул углерода, так называемых фуллеренов. В результате электронная плотность в окрестности бериллиевых ядер возросла, что вызвало прирост темпа радиоактивного распада.
Немецкие математики установили, что Вселенная по форме напоминает дудку
Вселенная может иметь форму не какого-нибудь там шара или додекаэдра, а... рожка или горна. Точнее говоря весь наш космос вытянут в этакую длинную трубку, с узким концом с одной стороны и "раструбом" с другой. Такая "конструкция" нашей Вселенной кроме всего прочего подразумевает, что она конечна, а в каких-то ее местах встречаются области, где можно увидеть собственный затылок.
Обвинения в "изменах" с постоянной тонкой структуры пока не сняты
Современные теории, которые призваны объединить эйнштейновскую относительность с квантовой механикой и тем самым решить одну из сверхзадач всей современной физики, привели к шокирующему предсказанию: фундаментальные константы не только могут, но даже обязаны изменяться в пространстве и времени. Однако теперь с помощью исследования спектров отдаленных квазаров удалось наложить строгие ограничения на возможные вариации во времени одной из важнейших физических констант - постоянной тонкой структуры.
"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах
Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи".
Черные дыры разрушили теорию призрачных частиц
Недавно появилась интересная теория, которая претендует ни много ни мало, как на раскрытие всех основных тайн современной космологической науки. Эта теория "призрачного конденсата" появилась в прошлом году. Предполагается, что межзвездный вакуум заполнен своеобразной "жидкостью" или "флюидом" из призрачных частиц. Однако согласно последним вычислениям, черные дыры, населяющие нашу Вселенную, могли бы очень быстро "выхлебать" любую подобную "жидкость".
Темная энергия может быть изучена в лаборатории
Два физика - британский и канадский - утверждают, что для измерения важнейших свойств таинственной "темной энергии", которая все последнее десятилетие буквально сводила с ума астрономов и космологов, достаточно поставить простой лабораторный эксперимент. Его можно провести с помощью хорошо известных устройств, основанных на явлении сверхпроводимости.
"Чандра" открывает новый этап в исследованиях темной энергии
Полученные космической рентгеновской обсерваторией "Чандра" снимки ионизированного газа в скоплениях галактик позволили астрономам применить новый метод определения массы и энергии, содержащихся в нашей Вселенной. Было получено независимое подтверждение небывалого явления: примерно 6 млрд лет назад стадия замедляющегося расширения Вселенной прекратилась и сменилась стадией ускоренного расширения, продолжающегося до сих пор.
Вселенная во власти "темной энергии": новое доказательство
Наблюдения за отдаленными квазарами показывают, что основная часть энергии во Вселенной содержится в форме таинственной "темной энергии". Долгое время считалось, что модель расширяющейся Вселенной, по крайней мере, на современном ее этапе, позволяет обойтись без этой новой сущности.
На крупнейшей карте Вселенной обнаружили темную энергию
Астрономы составили самую детальную на текущий момент 3D-модель окружающей нас Вселенной и уверены, что эта карта позволяет откинуть все сомнения по поводу "темной энергии": она действительно существует и заполняет весь космос.
Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.
Неуловимая темная материя блуждает как пьяный матрос
До недавнего времени предполагалось, что таинственное темное вещество распределяется равномерно в массивном ореоле вокруг каждой галактики. Это не совсем верно. Такие ореолы действительно существуют, но состоят они из тысяч отдельных скоплений, которые можно воспринимать как своеобразные "темные" спутниковые галактики.
Мюоны указывают путь к невидимой вселенной
Международная группа физиков из Брукхэвенской лаборатории сообщила о том, что в экспериментах с элементарными частицами удалось обнаружить серьезные отклонения от теоретических предсказаний, даваемых Стандартной моделью. Измерялось колебание мюонов в магнитном поле. Нарушение Стандартной модели - это уже вполне ожидаемое событие, многие ученые полагают, что благодаря этому откроются горизонты новой физики элементарных частиц.
Теория "холодного темного вещества" получила экспериментальное подтверждение
Канадским астрономам из Университета Торонто удалось измерить протяженность и определить форму массивных невидимых галактических ореолов, состоящих, согласно современным теориям, из темного вещества. Выяснилось, что размеры таких ореолов могут в 5-8 раз превышать видимые размеры галактик (то есть светящееся вещество - звезды). Ученые использовали в своих целях эффект, называемый "гравитационным линзированием".
Юбилеи 2005 года: наука, медицина, техника
2005-й - год славных научно-технических дат. Юбилеи отмечают сейсмограф и катушка Румкорфа, старейшая карта и термометр Реомюра, сифилис и бледная спирохета. Но самая славная дата - столетие теории относительности.
Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные теориями суперструн
Самый чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в которой царит темная энергия.
Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.
Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.
Бозон Хиггса потяжелел
Международный коллектив физиков, работающих на гигантском американском протон-антипротонном коллайдере "Тэватрон", заново измерил массу t-кварка, которая оказалась несколько больше ранее принятого значения. Это объясняет негативный результат экспериментов по поиску так называемого бозона Хиггса, которые в конце прошлого десятилетия проводились в ЦЕРНе.
"Частица бога" не откроет тайну американцам
Один из ключевых вопросов современной физики высоких энергий - подтверждение или опровержение существования теоретически предсказанной еще в 1964 году экзотичной субатомной частицы, называемой бозоном Хиггса. Предполагается, что бозон Хиггса сыграл основную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы (кварки, лептоны) во время Большого взрыва приобрели массу, а другие остались безмассовыми (фотоны).
Физики, возможно, наблюдали магнитные монополи
Поль Дирак в 1931 году выдвинул гипотезу, согласно которой в природе должны существовать некие экзотические частицы, являющиеся переносчиками изолированных "магнитных зарядов" - магнитные монополи. Но до сих пор все попытки обнаружить в эксперименте эти неуловимые частицы были безуспешными. Однако теперь группа физиков из Японии, Китая и Швейцарии утверждает, что им все-таки удалось найти косвенное свидетельство существования таких монополей Дирака.
Теорию суперструн проверят экспериментально
Теорию суперструн можно проверить экспериментально, изучая последствия Большого взрыва. Такое заявление сделал американский физик Ричард Истэр. До сих пор теория суперструн подвергалась критике как малоосмысленная "философия", которая не может получить экспериментального подтверждения на нынешнем этапе развития науки. Проявить себя теория суперструн может только в случае экстремально малых расстояний и при очень высоких энергиях.
Физики надеются обнаружить изменение фундаментальных констант со временем
Две группы физиков на протяжении последних лет провели целый ряд аккуратных экспериментов в надежде обнаружить непостоянство природных констант, до сих пор считавшихся не изменяющимися со временем. До настоящего момента данные на эту тему добывались астрофизическими методами и указывали на возможность подобных вариаций.
Обнародован "портрет" юной Вселенной, полученный зондом WMAP
Новые данные от зонда WMAP обеспечили космологов информацией, позволяющей нарисовать реальную картину раннего этапа в развитии Вселенной. Кроме того, определен возраст нашего мира с беспрецедентной точностью. Он составляет 13,7 млрд лет. Самое большое удивление ученые испытали, когда при анализе данных выяснилось, что первая генерация звезд появилась спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва.
Темная энергия: астрономы узнали время "космического рывка" в истории Вселенной
Адам Рисс и его коллеги с помощью космического телескопа "Хаббл" наблюдали 6 вспышек от отдаленных сверхновых, которые взорвались приблизительно 9-11 млрд лет назад. Выяснилось, что свет от этих взрывов был менее ярок, чем ожидалось, исходя из их красных смещений и современных темпов расширяющейся Вселенной, это доказывает, что расширение Вселенной в те отдаленные времена замедлялось. А вот момент, когда сила темной энергии преодолела гравитацию, положил начало все ускоряющемуся расширению нашей Вселенной, которое продолжается до сих пор.
Английские астрофизики уверяют, что WMAP намерял "туфту"
Многие астрономы теперь убеждены в том, что Вселенная в основном заполнена "темным веществом" и таинственной "темной энергией". Едва ли не самым весомым аргументом в пользу этой теории считаются недавние исследования космического микроволнового фона, проведенные с помощью спутника WMAP. Однако теперь группа астрофизиков из Великобритании утверждает, что картина распределения этого реликтового излучения - своеобразного микроволнового "эха" Большого взрыва - фактически была искажена или даже "разрушена" в процессе движения реликтовых фотонов сквозь скопления галактик. В результате можно очень сильно усомниться как в существовании темной энергии, так и темного вещества.
Хокинг признал свой проигрыш и расплатился
Крупнейший британский физик и космолог профессор Кембриджского университета Стивен Хокинг впервые представил на суд специалистов революционную теорию черных дыр. Из его доклада вытекает, что черная дыра искажает и перепутывает поглощенную информацию, но все же не разрушает ее и в конце концов в процессе своего исчезновения даже выпускает из своих объятий.
Физики доказали, что рукописи не горят
Известный популяризатор науки и специалист по черным дырам Стивен Хокинг на пару с Кипом Торном, по всей видимости, проспорил Джону Прескиллу полное собрание томов Британской энциклопедии. В 1997 году эти три космолога заключили между собой ставшее вскоре широко известным пари относительно того, исчезает или нет информация, поглощаемая черными дырами вместе с материальными носителями, то есть меняется ли вообще внутреннее состояние черной дыры в зависимости от конкретных характеристик частиц, которые ею поглощены.
Большой взрыв руками физиков-ядерщиков: подтверждено получение кварк-глюонной плазмы
Недавние контрольные эксперименты добавили уверенности "творцам Большого взрыва" из Брукхэвена: похоже, им действительно удалось получить кварк-глюонную плазму - то есть материю, находящуюся в принципиально новом состоянии. Согласно современным теориям, кварк-глюонная плазма существовала только в первые 10-5 с после Большого взрыва. Когда-то предрекали, что подобные эксперименты могут привести чуть ли не к концу всей нашей Вселенной или, по меньшей мере, к формированию микроскопической черной дыры, которая затем затянет внутрь себя все, до чего сможет дотянуться.
Стивен Хокинг считает, что окончательной теории Вселенной может и не существовать
Все теории, развиваемые до настоящего времени для того, чтобы объяснить Вселенную, "являются либо противоречивыми, либо неполными", - заявил Хокинг. Он сослался на работы Курта Гёделя, чешского математика, автора знаменитой теоремы Гёделя, согласно которой в пределах любой области математики некоторые суждения никак не могут быть ни доказаны, ни опровергнуты.
Американские физики спасли теорию Эйнштейна: информация действительно не может передаваться быстрее света
Группа американских физиков, не щадя своего времени и средств, помогла торжеству здравого смысла: они доказали, что следствие не может предшествовать своей причине. Эксперименты подтвердили, что недавнее сенсационное исследование, согласно которому свет, казалось, распространялся со скоростью, превышающей его же собственную скорость в вакууме, не противоречит основополагающему для физики понятию причинно-следственной связи.
Открыт новый загадочный мезон
Новый массивный мезон может являться частью большого семейства частиц, именуемых пси-мезонами, но существуют и более экзотические возможности, которые включают в себя дикварки, а также гибридные мезоны.
Суперускорительный южный танец
Астрономы обнаружили двойную звездную систему, состоящую из голубого гиганта и пульсара, которые в паре работают как мощнейший естественный ускоритель частиц, превращая обычные фотоны в фотоны сверхвысоких энергий.
Призрачный остаток сверхновой
Хотя многие взрывающиеся сверхновые оставляют после себя яркие красивые светящиеся туманности, другие этого почему-то не делают. До исследований "Чандры" считалось, что остаток звезды G21.5-0.9 не обладал такими оболочками.
В эксперименте наблюдалось массовое нарушение комбинированной четности
Физики, работающие в Стэнфордском центре линейных ускорителей, впервые обнаружили чрезвычайно сильные различия между распадами частиц обычной материи и антиматерии. Этот результат очень важен не только для физики элементарных частиц, но и для космологии. В нынешней Вселенной антивещество практически отсутствует - предполагается, что оно исчезло в течение первых мгновений после Большого взрыва.
Черные дыры играют сами c собой в смертельный футбол
Когда сталкиваются сверхмассивные черные дыры, представляющие собой ядра соседних галактик, пространство вокруг них буквально трещит по швам, только держись! Мощнейший всплеск гравитационного излучения сообщает всему миру о том, что эти монстры яростно сливаются в одну еще более массивную черную дыру. "Пинок", который эта система получает в момент столкновения, может даже выбить получившуюся в результате черную дыру вон из родной галактики. Новое исследование описывает последствия такого межгалактического столкновения с точки зрения современной теоретической физики.
Клешня Науки
Комбинированное изображение Крабовидной туманности составлено путем объединения множества снимков с космического телескопа "Хаббл". Туманность имеет волокнистую структуру и по внешнему виду напоминает клешню краба - отсюда и название.
Раскрыта тайна самых раскрученных звезд
Новые наблюдения позволили получить ответ на вопрос о том, благодаря чему специфические космические объекты, называемые миллисекундными пульсарами, так здорово раскручиваются.
Обнаружен первый двойной пульсар
Самый первый двойной пульсар был обнаружен международной командой астрономов из Великобритании, Австралии, Италии и США. Открытие позволит провести более точную проверку истинности Общей теории относительности, а также впервые изучить магнитосферу пульсара.
Первые звезды не были одиноки: астрономы нашли небывало древнюю планету
Астрономы нашли самую древнюю и самую далекую из всех известных на сегодняшний момент планет. Она движется по орбите вокруг двойной квазизвездной системы в созвездии Скорпиона на расстоянии 5 600 световых лет от Земли. Новое открытие дарит нам надежду, что и в нашей Галактике формирование планет, возможно, началось гораздо раньше, чем о том говорят современные теории, а своими планетными системами при этом обладают едва ли не все звезды.
Первые экзопланеты земного типа найдены около пульсара
До настоящего времени поиск планет вне Солнечной системы приводил, к немалому разочарованию ученых, к обнаружению лишь огромных газовых гигантов, близких по размеру к Юпитеру и Сатурну, а внутренние планеты, подобные Земле и Марсу, были недоступны современной технике. Но вот теперь астрономы впервые однозначно идентифицировали планеты, масса которых только в 4,3 и 3,0 превышает массу Земли. Еще идет речь о третьей планете, масса которой составляет две лунные массы.
Кокон вокруг миллисекундного пульсара Черная Вдова
Изображение таинственного пульсара Черная Вдова, полученное "Чандрой", позволило разглядеть удлиненный "кокон" из высокоэнергетических частиц вокруг этого объекта. Таким образом, подтверждается теория, согласно которой даже относительно слабо намагниченные старые нейтронные звезды могут производить мощные электромагнитные поля и ускорять частицы до высоких энергий, если они вращаются достаточно быстро.
Радиоастрономы нашли самый молодой звездный труп
Канадские исследователи считают, что им удалось идентифицировать недавно сформировавшуюся черную дыру или нейтронную звезду. По всей видимости, это открытие служит подтверждением теории, согласно которой подобные экзотические квазизвездные объекты рождаются в результате взрывов гигантских звезд.
Новости по теме
