Новости науки
Почему антиматерии так мало: новая версия
Группа японских физиков из университета в Хиросиме предложила новое объяснение загадке преобладания материи по сравнению с антиматерией.
Напомним, что частицы материи и антиматерии представляют собой зеркальные копии друг друга с обратным зарядом. Согласно текущим представлениям космологов, материя и антиматерия должны были образоваться в ранней Вселенной в равных количествах. Значит, в космосе наряду с обычными должно быть множество объектов из антивещества – галактик, их скоплений. Однако наблюдения не подтверждают существования подобных объектов. Те античастицы, которые прилетают к нам в составе космических лучей, рождаются в ходе ядерных реакций.
Известно, что при столкновении частицы и античастицы происходит их аннигиляция. Можно сделать вывод: современная Вселенная заполнена частицами, которые не нашли своих «антиподов» и благодаря этому остались целы. Именно это неравенство не дает покоя ученым.
Наблюдаемое преобладание материи над антиматерией во Вселенной, которое считается одной из важнейших проблем фундаментальной физики, уже пытались объяснить. Для этого выдвигались различные гипотезы, включая экзотические, предполагающие существование трех разновидностей бозона Хиггса. Согласно версии японских физиков, после Большого взрыва в остывающей и расширяющейся Вселенной возникали некие дефекты – «струны» в пространстве-времени, которые впоследствии «завязывались в узлы». Как объясняют ученые, такие «узлы» крайне непросто развязать, и это происходит только благодаря невероятным способностям квантовых частиц. А когда «узел» распутывается, по версии ученых, возникают гипотетические частицы под названием «правые нейтрино». Это особые частицы, поскольку известные науке нейтрино исключительно «левые» – так обозначается направление вращения этих частиц вокруг своей оси. Эти «правые» нейтрино должны быть очень тяжелыми и притом нестабильными, поэтому они распадаются, и при этом образуется целый «букет» всевозможных частиц и античастиц. И частиц в этом наборе всегда больше. Так, согласно предложенному механизму, накапливалась в ранней Вселенной асимметрия материи и антиматерии.
Публикация в «Physical Review Letters»
Обнаружены потенциальные аномалии в магнитных свойствах электронов
Группа физиков под руководством профессора Штефана Шиллера из Дюссельдорфского университета впервые провела сверхточные замеры магнитных свойств электрона, вращающегося вокруг одного из атомов в молекуле из «обычного» и «тяжелого» водорода. Замеры в целом совпали с предсказанием теории, однако при этом в некоторых взаимодействиях электрона и ядер атомов были выявлены возможные отклонения от предсказаний Стандартной модели физики частиц, что требует дальнейшего изучения.
Для исследования ученые использовали необычные молекулы, состоящие из одного протона (обычная форма водорода) и одного атома дейтерия – тяжелой вариации водорода, в ядре которого присутствуют протон и нейтрон. Такая молекула устроена достаточно просто, чтобы ее свойства можно было полностью просчитать, что делает ее идеальным полигоном для проверки фундаментальных теорий.
В ходе эксперимента физики лишили одиночную молекулу одного из электронов и поместили ее в специальную ионную ловушку. Воздействуя на частицу магнитными полями и пучками микроволн, они отслеживали изменения в структуре спектра и измерили магнитный момент электрона с рекордно низкой погрешностью – 200 частей на миллиард. Как отмечают исследователи, полученная точность в тысячу раз превосходит предыдущие рекорды в этой области.
Полученное учеными значение магнитного момента электрона совпало с предсказаниями квантовой электродинамики. При этом две других постоянных, E4 и E5, отражающие силу взаимодействий между ядрами и электроном, существенным образом разошлись с теоретическими расчетами, с чем в прошлом физики не сталкивались. Если существование этих аномалий подтвердится, это позволит ученым приступить к поискам «новой физики» в магнитных свойствах электронов.