О самых маленьких

Когда бозон Хиггса погубит Вселенную? Чем каоны и мюоны угрожают Стандартной модели? Удастся ли ученым поймать темную материю? Ответы — в нашем обзоре новостей физики элементарных частиц за первое полугодие.

ТЕКСТ: Роман Залотуха. ФОТО: CERN

Смерть от бозона

До начала 1990-х считалось, что Вселенная бессмертна и ее границы расширяются с фиксированной скоростью, заданной Большим взрывом. Открытие темной энергии — загадочной субстанции с отрицательной энергетической плотностью, заставляющей Вселенную расширяться все быстрее и быстрее, указало на конечность существования мира: рано или поздно материя просто распадется.

Ученые из Гарварда опубликовали в Physical Review D новый сценарий. Группа под руководством профессора Мэттью Шварца считает, что причиной смерти Вселенной станет знаменитый бозон Хиггса. Колебания его массы под воздействием поля, которое пронизывает Вселенную, могут образовать внутри некоторых черных дыр абсолютный вакуум, или абсолютный энергетический минимум.

«Вполне вероятно, что пузырь из абсолютного вакуума уже где-то возник и расширяется. Похоже, что Вселенная не медленно распадется, как постулирует теория расширения, а мгновенно погибнет из-за такого пузыря», пишет Мэттью Шварц.

К счастью, произойдет это нескоро — примерно через 10139 лет, считают ученые из Гарварда. Дату смерти Вселенной вычислить невозможно — масса бозона Хиггса пока точно не измерена.

Перспективный распад

В ЦЕРН рамках эксперимента NA62 ученые обнаружили новый вид распада одной из редких частиц — каона. Это открытие может внести коррективы в Стандартную модель и пополнить знания о нашем мире.

Участники NA62 исследуют разные виды каонов — частиц, состоящих из одного кварка и одной античастицы. Очень редко распад каона приводит к появлению нейтрино, антинейтрино и пиона. Согласно Стандартной модели, вероятность этого вида распада составляет 8,4 случая на 100 млрд. Эксперименты в ЦЕРН показали: реальная частота — минимум 140 на 100 млрд. Кажется, разница достаточная для опровержения Стандартной модели, но, если учесть погрешность экспериментов, эти результаты укладываются в рамки СМ. Ученые ЦЕРН хотят в скором времени оснастить оборудование высокочувствительными и высокоточными датчиками, которые, возможно, позволят регистрировать гораздо больше случаев редкого распада каонов. И тогда можно будет уже уверенно говорить о появлении Новой физики.

Точнее точного

Есть шансы доказать существование физики за пределами Стандартной модели и у ученых из Национальной ускорительной лаборатории Ферми в Иллинойсе. В феврале этого года на кольцевом массиве магнитов диаметром 15 м начался эксперимент g-2 по измерению аномального магнитного момента редкой субатомной частицы, мюона. Погрешность составит 10-12 — одно из самых точных измерений в истории. Это все равно, что измерить расстояние от Земли до Солнца с погрешностью 1 мм. И еще надо учитывать, что мюон в покое существует около 2,2 миллионной доли секунды.

В одном из подобных экспериментов, на менее совершенном оборудовании, теоретические расчеты и измерения не совпали. Если ученые из Иллинойса подтвердят различие, фундамент Стандартной модели треснет.

Охота на темную материю

Несмотря на множество попыток, темную материю обнаружить до сих пор не удалось. Но на ее указывают гравитационные силы. И одной из самых больших загадок современной физики является природа частиц темной материи. Есть мнение, что она состоит из аксионов, существование которых было теоретически обосновано около 40 лет назад. Если аксионы являются частицами темной материи, они должны иметь энергию в диапазоне 1–100 МэВ, пик вероятности — около 40 МэВ.

Охотники за аксионами, участники эксперимента Axion Dark Matter Experiment (ADMX) из Университета Вашингтона, используют сильнейшие магнитные поля и высокочувствительные приемники радиоизлучения. Ученые уже исключили из области поиска энергетический диапазон 2,66–2,82 МэВ. Чтобы продвинуться дальше, не хватило чувствительности оборудования. Совсем недавно его модернизировали, и теперь можно просмотреть остальной диапазон. Начнут, естественно, с пика вероятности. Возможно, поймать темную материю удастся совсем скоро.

 

Далее