Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.995 RSS
←   Сентябрь 2006   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
07.09.2006
13:35:24
16:22:12
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
19.09.2006
12:50:05
13:29:28
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.995 подписчиков
-1 за неделю
←   Все выпуски   →

Гипотеза миллизарядов обретает второе дыхание


Научно-популярная библиотека на «Элементах»

В. Н. Тутубалин и др. Математическое моделирование в экологии: Историко-методологический анализ.

Книга о реальной эффективности применения математических моделей в экологии и других науках, о «колодках мышления» и о чернобыльской катастрофе.

Гипотеза миллизарядов обретает второе дыхание

20.09.2006

Обычная материя состоит из кварков и электронов, и потому электрический заряд обычных тел кратен заряду электрона. Не исключено, однако, что в природе существуют и экзотические частицы со сверхмалым зарядом, которые до сих пор избегали прямого экспериментального обнаружения (изображение с сайта superphysics.tripod.com)
Обычная материя состоит из кварков и электронов, и потому электрический заряд обычных тел кратен заряду электрона. Не исключено, однако, что в природе существуют и экзотические частицы со сверхмалым зарядом, которые до сих пор избегали прямого экспериментального обнаружения (изображение с сайта superphysics.tripod.com)

В некоторых квантово-полевых моделях нашего мира могут возникать частицы со сверхмалыми электрическими зарядами — «миллизаряды». Недавно выяснилось, что легкие миллизаряды способны объяснить загадочные результаты эксперимента PVLAS.

Вся совокупность данных, полученных экспериментальной физикой элементарных частиц, свидетельствует о том, что наблюдаемые в нашем мире частицы имеют электрический заряд, кратный заряду электрона. Частиц с одной десятой, одной сотой и т. д. заряда электрона не обнаружено. Настоящих теоретиков это, впрочем, не останавливает. Теоретические исследования показали, что в некоторых моделях квантовой теории поля могут возникать частицы со сверхмалым зарядом (миллизаряды), зарегистрировать которые сегодняшние детекторы оказываются неспособны. Долгое время такие экзотические модели воспринимались лишь как математический курьез, но в свете недавних загадочных результатов эксперимента PVLAS интерес к ним вспыхнул с новой силой.

Гипотеза миллизарядов заключается в следующем. В нашем мире есть электромагнитное поле и заряженные частицы, которые это поле чувствуют. Предположим, что помимо них существует как бы вторая копия этого набора: еще одно поле, совсем никак не связанное с обычными электрическими зарядами, и еще один тип частиц материи, никак не чувствующий настоящее электромагнитное поле. Однако новые частицы чувствуют новое поле столь же хорошо, как и электроны чувствуют электрические поля.

В такой конструкции два мира — «обычные частицы плюс электромагнитные поля» и «новые частицы плюс новые поля» — живут параллельно, в одном и том же пространстве, буквально проходят друг сквозь друга, но никак друг на друга не влияют, разве что только гравитационно.

А что произойдет, если эти два типа полей — электромагнитное и новое — чуть-чуть смешиваются друг с другом? В этом случае квант электромагнитного поля — фотон — иногда на короткое время «оборачивается» квантом нового поля, «цепляющегося» за новые частицы материи. Это приводит к тому, что новые частицы будут отклоняться электрическими полями, правда очень слабо — словно если бы у них был электрический заряд на много порядков меньше заряда электрона.

Но раз миллизаряды взаимодействуют с электромагнитными полями, то они неизбежно будут рождаться в разнообразных реакциях столкновения. Напрямую их зарегистрировать крайне трудно — как раз из-за их нечувствительности к «обычному веществу», — но вот по косвенным признакам их присутствие обнаружить возможно. В частности, если миллизаряды существуют, то они смогут изменить поляризацию лазерного луча, летящего в вакууме через область с магнитным полем.

Именно такое изменение поляризации и наблюдалось в эксперименте PVLAS. Поскольку на основе Стандартной модели результаты этого опыта объяснить пока не удалось, теоретики попытались привлечь и экзотические квантово-полевые модели, в частности гипотезу миллизарядов. Анализ, проведенный в недавней статье H. Gies, J. Jaeckel and A. Ringwald, hep-ph/0607118, показал, что данные PVLAS неплохо описываются миллизарядами с массой 0,1 эВ (одна пятимиллионная массы электрона) и зарядом примерно в три миллионных доли заряда электрона.

Здравый смысл, правда, подсказывает, что подгонкой численных параметров можно зачастую описать что угодно. Объяснение результатов PVLAS через миллизаряды обрело бы гораздо больше сторонников, если бы в рамках какой-то теории удалось вычислить значения этих параметров. Именно такая попытка была сделана в работе S. A. Abel et al., hep-ph/0608248. Авторы показывают, что во многих разновидностях теории суперструн, в которых есть несколько копий полей, действительно возникает возможность их смешивания. Вычислить точно значение параметра смешивания, к сожалению, не удается, но авторы подчеркивают, что такие числа, как три миллионных, вполне естественно возникают в целом ряде моделей.

Эти работы, конечно, не означают, что миллизаряды уже открыты: пока что речь идет лишь о жизнеспособной гипотезе. Для ее подтверждения или опровержения потребуются как новые эксперименты (например, предлагаемые в статье hep-ph/0608238), так и дальнейшие теоретические исследования. На сегодняшний день нельзя поручиться, что эта довольно экзотическая модель не станет следующим громким открытием в физике элементарных частиц.

Игорь Иванов

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

19.09 Бактерии-симбионты заменили морскому червю органы пищеварения и выделения

С помощью метагеномного анализа удалось выяснить, что под наружными покровами морского червя Olavius algarvensis обитают симбионты — бактерии четырех видов. Они не только обеспечивают червя и друг друга всем необходимым, но и утилизируют продукты жизнедеятельности червя, позволяя ему обходиться без выделительной системы.

19.09 Раньше, дальше, краснее

Американские и японские астрономы сообщили об открытии нескольких галактик, которые сформировались менее чем через 750 лет после Большого взрыва. Однако в зонах наблюдений таких ранних галактик оказалось заметно меньше, чем можно было предположить. О том, как велись их поиски, можно прочитать в последнем выпуске журнала Nature.

18.09 Пациенты в вегетативном состоянии понимают, что им говорят

Так называемые люди-«овощи» с полным отсутствием реакции на внешние стимулы способны осознавать себя, мыслить, сотрудничать с врачами. 23-летняя пациентка-«овощ» смогла по просьбе врачей представить заданную последовательность действий, при этом магнитные томограммы ее мозга не отличались от томограмм здоровых добровольцев.

18.09 Пирамидальная форма некоторых атомных ядер подтверждена детальными расчетами

Вычисления показывают, что некоторые атомные ядра могут иметь вид правильных многогранников со скругленными углами. В частности, получившаяся в вычислениях пирамидальная форма ядра помогает понять одну из загадочных черт изотопа гадолиния-156.

15.09 Метеориты — все-таки осколки астероидов

Всем известно, что метеориты — это осколки астероидов. Однако до недавнего времени полученные с Земли отражательные спектры многих астероидов в ближнем инфракрасном диапазоне значительно отличались от спектров найденных на Земле метеоритов. Исследование ученых, работающих по программе «Хаябуса», объяснило эту разницу и подтвердило устоявшееся мнение.

15.09 Еще раз о пользе кофе

Проходившая с 11 по 15 сентября во французском городе Монпелье 21-я Международная конференция по кофеведению — пожалуй, только так можно перевести название International Conference on Coffee Science — сегодня закончила свою работу. За прошедшие пять дней участники очередной встречи специалистов по кофейным делам заслушали немало сообщений о пользе великого напитка.

14.09 Плутон лишили собственного имени

Бывшей самой далекой планете Солнечной системы — Плутону — присвоили имя, скорее напоминающее телефонный номер небольшого города. Это произошло после двухнедельного томительного ожидания дальнейшей судьбы разжалованной планеты.

14.09 Эволюция на островах идет быстрее

Анализ большого массива палеонтологических данных позволил канадской исследовательнице показать, что обитатели изолированных островов эволюционируют в среднем быстрее, чем их континентальные родичи. Это предполагалось давно, но надежные статистические подтверждения данной закономерности удалось получить впервые.

13.09 Как сделать отличниками афроамериканцев

По мнению психологов из Йельского и Стэнфордского университетов, плохая успеваемость афроамериканских школьников в большой степени обусловлена их низкой самооценкой, навязанной им стереотипным отношением окружающих. Даже небольшое вмешательство, направленное на увеличение самооценки, может сократить разрыв успеваемости между черными и белыми учениками на 40%.
В избранное