Нейтрино не пожелали "стерилизоваться"
О получении важных и весьма долгожданных результатов, связанных с поиском стерильных нейтрино, объявила 11 апреля группа специалистов (77 исследователей из 17 организаций Соединенных Штатов и Великобритании), занятых в эксперименте по нейтринным осцилляциям MiniBooNE (Booster Neutrino Experiment) Национальной лаборатории высокоэнергетических исследований имени Энрико Ферми (Fermilab, Fermi National Accelerator Laboratory - FNAL) в Батавии (штат Иллинойс, США).
Предыстория MiniBooNE связана с историей другого эксперимента - LSND (Liquid Scintillator Neutrino Detector - то есть жидкого сцинтиллятора - детектора нейтрино, по мнению многих физиков, давшего результаты весьма спорные и неоднозначные), который свыше десяти лет назад был поставлен американской Национальной лабораторией Лос-Аламоса (Los Alamos National Laboratory) в штате Нью-Мексико. Данные LSND не только резко отличались от картины, получаемой другими установками, но и позволяли говорить о возможности существования стерильных нейтрино с массой порядка 1 электрон-вольта.
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 (в Канаде, Японии и др.) удалось доказать, что нейтрино способны испытывать осцилляции (neutrino oscillations), в ходе которых они переходят из одного типа в другой (о нейтринных осцилляциях свидетельствует также и дефицит нейтрино, который наблюдается в многолетних экспериментах с солнечными 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 электрон-вольта), однако сам факт наличия таких масс, по мнению ряда теоретиков, подразумевает, что должен существовать и четвертый сорт нейтрино - так называемые стерильные нейтрино ("sterile" neutrinos).
Все три известных типа нейтрино ("признанных" Стандартной теорией элементарных частиц) имеют один и тот же спин (1/2) и одну и ту же спиральность - они левополяризованные (антинейтрино, соответственно, правополяризованные). А вот 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 (кстати говоря, 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.
Поиски стерильных нейтрино важны не только для физики элементарных частиц (они могут способствовать как очередному расширению, так и "опровержению" Стандартной теории), но и для космологии. В 1994 году Скотт Доделсон (Scott Dodelson) из Fermilab 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. 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).
Именно в силу всех этих причин (и из-за далеко идущих последствий возможных интерпретаций) просто "отмахнуться" от данных LSND было никак нельзя, их решили тщательно проверить, набрав большую статистику. Чтобы исключить интерпретирование результатов LSND как нейтринных осцилляций с участием стерильных нейтрино, американские физики занялись поисками признаков осцилляций мюонных нейтрино (порождаемых ускорителем Fermilab) в электронные нейтрино в области, соответствующей "проблемным" наблюдениям LSND (с первоначальными энергиями нейтрино и антинейтрино от 475 МэВ до 3 ГэВ - ну а ниже 0,5 ГэВ осцилляции нейтрино благополучно зафиксированы). 250000-галлонный сцинтиллятор (это примерно миллион литров), заполненный ультрачистым минеральным маслом и детекторами, регистрирующими приход нейтрино, располагался на расстоянии порядка полукилометра от места рождения частиц (которые получались в результате распадов мезонов (пионов и каонов: K+ / π+ →μ+ + νμ), ну а те в свою очередь порождались столкновениями пучков протонов с бериллиевой мишенью). Столкновения между нейтрино из ускорителя и ядрами углерода, входящего в состав вещества сцинтиллятора, фиксировал слой из 1280 фотоумножителей. Вся установка представляла собой сферу диаметром 12,2 метра.
Эксперимент MiniBooNE был одобрен в 1998 году, основная статистика собиралась с 2002 до конца 2005 г. Использовалась методика "слепого эксперимента", что по идее позволяло повысить доверие к полученным данным и результатам их последующего анализа. Доступ к данным в спорной области был до поры до времени блокирован и открыт лишь три недели назад (26 марта). Тогда-то и выяснилось, что никаких признаков осцилляций в данном блоке не обнаруживается.
"Необходимо было подтвердить или опровергать вызывающие удивление результаты LSND, - поясняет Робин Стаффин (Robin Staffin), осуществляющий научное руководство со стороны Министерства энергетики США. - Ведь мы никогда в точности не знаем, какой сюрприз приготовила нам природа. MiniBooNE был весьма важным экспериментом, и работа сделана на прекрасном уровне".
Хотя исследователи теперь решительно исключают интерпретацию результатов LSND как осцилляции между двумя типами нейтрино, их работа еще далеко не окончена. "Мы изучили большую часть наших данных в течение нескольких лет, - пояснил физик из Fermilab Стив Брайс (Steve Brice), координатор группы анализа эксперимента MiniBooNE, - но к этим изолированным данным мы имели доступ лишь в течение очень короткого времени. Необходимо еще провести детальный анализ данных, которые мы наблюдаем в низкоэнергетическом диапазоне. Они не соответствуют тому, что мы ожидали увидеть. Возможно, придется перейти к более экзотическим моделям нейтринных осцилляций, чем это принято сейчас, и мы увидим иную захватывающую физику".
Так что загадки все еще остаются, и на смену одной тайне приходит другая.
Источники:
MiniBooNE opens the box. Results from Fermilab experiment resolve long-standing neutrino question
Results from Fermilab experiment resolve long-standing neutrino question
Fermilab experiment resolves long-standing neutrino question
Experiment Nixes Fourth Neutrino. The Standard Model of particle physics emerges unscathed - for now
MiniBooNE Findings Clarify The Behavior Of Neutrinos
How Did the Universe Survive the Big Bang? In This Experiment, Clues Remain Elusive
Study casts new light on neutrinos
Ссылки:
Вести с элементарно-частичных полей
MiniBooNE Neutrino Result - Guest Blog from Heather Ray
Стерильные нейтрино (блог "Элементов")
Скрытая масса может состоять из стерильных нейтрино
Осцилляции нейтрино - "рентген" для небесных тел?
Физика нейтрино
Нейтринные осцилляции
Нейтрино
Загадки массы
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
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
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.
Статьи по теме
Аномалии при распаде частиц - путь к Новой Физике
С недавних пор в центре внимания многих специалистов по квантовой хромодинамике находится некоторая аномалия, выявляемая в ходе экспериментов на B-мезонных фабриках. Теперь показано, что объяснить это несоответствие в рамках Стандартной модели уже не представляется возможным.
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.
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.
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.
Экзотические частицы отыщут в космических лучах
Физики-теоретики оценили вероятность регистрации на строящихся установках экзотических массивных частиц, которые предсказаны пока только теоретически: глюино (тяжелого суперсимметричного партнера глюона) и "слабо взаимодействующих массивных частиц" WIMPs, которые считаются основным кандидатом в темное вещество.
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.
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.
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.
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.
Авторитет фундаментальных констант вновь поставлен под сомнение
Если открытие подтвердится, то физики будут вынуждены радикально пересмотреть многие общепризнанные теории. Все это также может оказать решающую поддержку теории суперструн, которая предсказывает наличие в нашей Вселенной дополнительных "свернутых" пространственных измерений.
Подтверждено существование тримеров Ефимова
Австрийские и американские физики впервые смогли найти подтверждение существования предсказанного еще 35 лет назад редкого "квантового состояния Ефимова" трех частиц, подчиняющихся статистике Бозе-Эйнштейна.
Материю кварковых звезд отыскали в новой форме сверхтекучести
Исследователи из Университета Райса выявили эффекты, которое могут указывать на существование новой экзотической формы неуравновешенной сверхтекучести, родственной сверхпроводимости и "странной материи" внутри кварковых звезд.
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.
Открыт новый тип взаимодействия среди кварков
Физикам, работающим в лабораториях Организации исследований в области высоких энергий KEK в Японии, удалось обнаружить новый тип взаимодействия среди самых фундаментальных частиц - кварков.
Рябь пространства-времени может объяснить феномен "темной энергии"
Разработана новая теория, способная объяснить ускоряющееся расширение Вселенной, причиной которого ныне считается загадочная "темная энергия". Другой возможный кандидат - это "рябь" в пространстве и времени, возникшая на самых ранних этапах развития нашего космоса. Зона этой "ряби" простирается далеко за пределы той области окружающего нас мира, которую мы можем наблюдать с помощью любых телескопов.
Проблемы с переносчиком слабых взаимодействий
Новые точные измерения, проведенные исследователями из Рочестерского университета, заставили пошатнуться здание Стандартной модели физики элементарных частиц, верой и правдой служившей ученым на протяжении многих десятилетий. Бен Килминстер и профессор Кевин Макфарланд использовали ускоритель частиц в Fermilab, чтобы достичь рекордной точности, достаточной для выявления некоторых характеристик распада top-кварка, самой тяжелой из частиц, известных физикам.
Дутый термояд
Сообщения о научных сенсациях могут подолгу будоражить воображение широкой публики, однако при этом решительно не приниматься научным сообществом. Первооткрыватели так называемого "пузырькового термояда" в свое время, казалось, лишились каких-либо шансов на признание, однако группа не только не бросила своих экспериментов, но и завоевала новых сторонников из стана бывших скептиков. К тому же дальнейшие исследования взялось субсидировать знаменитое подразделение Пентагона DARPA.
Одинокие галактики стесняются обнажаться
Открытие в 2003 году трех "голых" галактик - то есть не окутанных "шубой"-гало из темной материи - вызвало большое оживление в среде астрофизиков и инициировало немедленные попытки найти другие подобные объекты. Однако новые детальные исследования изолированных галактик в рентгеновском диапазоне не привели к подтверждению новой теории, согласно которой галактики могут формироваться или эволюционировать множеством разных способов.
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.
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.
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.
Обнаружены первые "молекулы" среди мезонов
X(3872) не сообразуется ни с одной из известных схем, описывающих структуру субатомных частиц, и теоретики теперь стоят перед непростой дилеммой: либо вносить существенные поправки в привычную и хорошо себя зарекомендовавшую Стандартную модель элементарных частиц, либо признать, что мы имеем дело с неведомым типом мезона, который содержит четыре кварка - тетракварком.
Скрипка и футбольный мяч: ученые вычисляют форму космоса
Первоначальная обработка данных, полученных зондом WMAP, казалось, подтвердила теорию, что наш мир является бесконечным и "плоским", однако интерпретация очередного массива данных от того же самого зонда дает теперь уже совершенно противоположный результат: окружающий нас космос может быть не только конечным, замкнутым и сравнительно небольшим по объему, но и имеет форму додекаэдра. Это своего рода 12-сторонний зал с волшебными зеркалами, создающими иллюзию бесконечности за счет отображения нескончаемого ряда копий одних и тех же звезд, находящихся, правда, на разных этапах своего развития.
"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).
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.
Постоянство гравитационной постоянной G под сомнением
Новый эксперимент швейцарских физиков, поставленный для уточнения значения гравитационной постоянной G, прибавил весомости довольно спорной теории, согласно которой на силу гравитации оказывает влияние магнитное поле Земли.
Открытие "Чандры" позволяет разрешить "Парадокс Солнца"
Обзор близких солнцеподобных звезд позволил сделать вывод о том, что в Солнце и вообще в нашей локальной части Вселенной содержится почти в три раза больше неона, чем считалось ранее.
Черные дыры могут содержать совершенную жидкость
Черные дыры - это самые экстремальные и загадочные объекты во Вселенной, они то и дело удивляют ученых. Теперь выяснилось, что материал, содержащийся в черных дырах, можно уподобить "совершенной жидкости" с ультранизкой вязкостью. При этом температура внутри черной дыры соответствует 2 триллионам градусов Цельсия - при такой экстремальной температуре обычное вещество полностью разрушается и превращается в "суп" из субатомных частиц.
В Антарктиде ищут антиматерию
Ученые в Антарктиде осуществили запуск высотного аэростата гигантских размеров. Цель научного эксперимента - постараться приблизиться к пониманию генезиса антивещества в космосе и найти возможные свидетельства существования так называемого хокинговского излучения от "испаряющихся" черных дыр (в рамках теории, предложенной профессором Кембриджского университета Стивеном Хокингом).
Физики создают свою мечту - карманные плазменные суперускорители
Три коллектива европейских и американских специалистов по физике плазмы одновременно опубликовали результаты экспериментов, которые позволяют надеяться на скорое появление мощных и чрезвычайно компактных ускорителей электронов. Создание электронных ускорителей небольших размеров - это давняя мечта ученых.
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.
Изобретена телепортация нового типа и получены пятерки "спутанных" фотонов
Коллектив ученых из Китая и Австрии разработал и успешно применил метод физического эксперимента, позволяющий получать пятерки "спутанных" квантов света. Исследователям также впервые удалось осуществить квантовую телепортацию нового типа, которую они назвали телепортацией открытого назначения. Это достижение знаменует собой важный шаг на пути к созданию квантовых компьютеров.
Телепортация на атомном уровне
Ученые из Соединенных Штатов и Австрии независимо друг от друга осуществили квантовую телепортацию одиночных атомов. Принципиальная возможность подобного процесса была осознана в начале девяностых годов прошлого века. Этим эффектом очень интересуются разработчики квантовых компьютеров, которые рассчитывают использовать его в своих устройствах.
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.
Свежеоткрытые супертяжеловесы, счастливые номера и уникальный сверхизотоп
В российской лаборатории были получены ядра двух новых сверхтяжелых химических элементов. Каждое из них содержит гораздо большее число протонов и нейтронов, чем ядра любых элементов, встречающихся в естественных условиях на Земле. Это открытие дарит новую надежду исследователям, собирающимся заполнить некоторые очевидные "лакуны" в периодической таблице, в которой теперь находят "острова стабильности" - необычайно устойчивые ядра среди сверхмассивных элементов, с которыми связаны новые необычные химические свойства и атомные формы.
Итальянские физики объявили о рекордном производстве гиперядер
Гиперядра - это ядерноподобные системы, в которых один или несколько нуклонов замещены гиперонами. Приблизительно 100 тысяч гиперядер были получены в ходе эксперимента, названного FINUDA. Существует мнение, что в ходе Большого взрыва в огромном количестве рождались странные кварки. Если удастся продемонстрировать, что объекты, подобные hydrogen-7-lambda, достаточно устойчивы, то это позволит ответить на многие вопросы, касающиеся странного ядерного вещества в ранней Вселенной.
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.
Мезоны устраивают "похороны" классической физике
Хорошо известные в квантовой механике неравенства Белла впервые были проверены в эксперименте с участием высокоэнергетичных частиц в лаборатории KEK в Японии. Причем именно нарушение этих знаменитых неравенств и является серьезным аргументом в пользу истинности современного понимания квантовой теории и позволяет "похоронить" так называемые "теории скрытых параметров", в определенном смысле привязанные к классической физике.
Новый кварктет: субатомные причуды в семействе пентачастиц
Удалось обнаружить никогда прежде не виданную элементарную частицу, составленную из пяти кварков и антикварков. Случаи рождения приблизительно 40 частиц нового типа были выявлены при анализе миллионов протон-протонных столкновений на сверхмощном протонном синхротроне в CERN. Это свидетельство в пользу существования ранее теоретически предсказанного целого семейства таких частиц.
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.
Получен рекордный ультрахолодный "атомный снежок"
2500 атомов натрия охладили до половины миллиардной части градуса выше абсолютного нуля - температуры, при которой колебания атомов почти полностью замирают. В результате получается ни много ни мало как принципиально новое, пятое состояние вещества - так называемый конденсат Бозе - Эйнштейна.
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.