Новости › Общество › Нейтроны, возможно, утекают в параллельный мир

18 июня 2012 г. (17:03)

Итальянские физики полагают, что в некоторых условиях нейтроны становятся зеркальными нейтронами. По их мнению, уже проведённые эксперименты подтверждают эту теорию, предлагающую весьма нетривиальное решение проблемы скрытой массы.

Физики-теоретики Зураб Бережиани и Фабрицио Нести из Университета Л'Акуила (Италия) полагают, что в некоторых условиях нейтроны становятся зеркальными нейтронами. По их мнению, проведённые ранее эксперименты, уже подтвердили такую теорию. И если она верна, проблема скрытой массы может иметь весьма нетривиальное решение.

Исследование основывается на анализе данных эксперимента Анатолия Сереброва из Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова и Института Лауэ-Ланжевена (Франция). Учёный измерил время жизни ультрахолодных нейтронов, находящихся в охлаждённой нейтронной ловушке (способной содержать одновременно до полумиллиона нейтронов), а также зафиксировал факт потери нейтронов (до 1%) в силу неясных причин. Внимательно изучив скорость потери нейтронов в указанном опыте, Бережиани и Нести пришли к выводу, что среднеквадратическое отклонение скорости их потери ловушкой в 5,2 раза (5,2σ) превосходит нулевое, при котором для объяснения потери нейтронов применялся бы только их распад и утечка через стенки. При этом скорость их потери ловушкой неожиданно резко менялась в зависимости от полярности и силы прикладываемого к ловушке магнитного поля (ловушка изолировалась от естественного магнитного поля Земли, но на неё преднамеренно воздействовали искусственным полем). Явление не может быть объяснено «обычной» физикой (как, кстати, и массовое появление нейтронов из ниоткуда во время удара молнии).

Куда же пропадают нейтроны и почему скорость их исчезновения зависела от магнитного поля?

В середине XX века было обнаружено, что при распаде нейтрона образуются электроны и, как мы теперь знаем, нейтрино исключительно с левым вращением, причём обнаружить нейтрино с «нормальным» правым вращением не удалось. Для объяснения этого была выдвинута гипотеза о существовании частиц с «правым вращением», являющихся для нас «зеркальными». Из таких частиц должно состоять так называемое зеркальное вещество. Согласно гипотезе о существовании зеркального вещества (зеркальной материи), для каждой из известных основных частиц, включая электрон, протон и фотон, есть свой зеркальный партнёр.

Авторы работы полагают, что эксперимент с нейтронной ловушкой показывает нам существование зеркального нейтрона. Каждый нейтрон (n) в определённых условиях может переходить в зеркальный нейтрон (n') и затем обратно, колеблясь между двумя состояниями и двумя мирами. Согласно теории, вероятность такого перехода зависит от присутствия магнитного поля (удерживающего нейтроны в ловушке), а значит, её можно зафиксировать экспериментально. При приложении внешнего возмущающего магнитного поля к очень холодным и замедленным нейтронам они должны исчезать с повышенной скоростью. Исследователи рассчитали (на основе данных г-на Сереброва) время такого перехода и выяснили, что в течение буквально нескольких секунд (от 3 до 10) нейтрон может стать зеркальным, а затем вновь нормальным. Цифра неожиданная, ведь, согласно современным представлениям, стандартный распад нейтрона не может происходить быстрее, чем за десяток минут.

По мнению исследователей, на Земле есть зеркальное магнитное поле от зеркальной материи, существующей в Солнечной системе параллельно с обычной, но почти не взаимодействующей с ней. Мощность этого зеркального магнитного поля учёные приравняли 0,09-0,12 Гс (в то время как показатель магнитной индукции «нормального» земного поля достигает 0,31-0,58 Гс). Оно порождено зеркальным веществом, скопившимся в зеркальном мире в результате существования гравитационного поля Земли, влияющего даже на зеркальную материю. Разумеется, в опыте Анатолия Сереброва учитывалось лишь магнитное поле планеты. Влияние на эксперимент возмущающего магнитного поля зеркальной материи его устроителями не предполагалось, поэтому скорость потери нейтронов ловушкой и оказалась столь неожиданной.

Более того, если на месте нашей Солнечной системы в «зеркальном мире» присутствует облако газа, то экспериментально можно установить существование магнитного поля B', интенсивностью от 10 до 100 мГс, чья направленность будет меняться относительно направленности земного магнитного поля B с периодичностью земных суток, ведь Земля вращается, а гипотетический зеркальный газ - нет. Кроме того, между зеркальной и обычной материей возможно взаимодействие, пусть и не вполне прямое: оно происходит через процесс кинетического смешивания (фотон-зеркальный фотон или пион-зеркальный пион). Если благодаря такому взаимодействию Земля накопила достаточное количество зеркальной материи (благодаря слабости взаимодействия она может находиться в той же точке, что и обычное вещество нашей планеты), то направление магнитных полей B и B' не будет различаться, так как «зеркальная Земля» будет вращаться так же, как и обычная.

Таким образом, экспериментально можно понять, есть ли у Земли зеркальный аналог или же на её месте из зеркального вещества представлен только рассеянный газ.

Как пишут авторы работы, опубликованной в European Physical Journal, в случае подтверждения их выводов сторонними экспериментами, они будут иметь глубочайшее влияние на физику, космологию и астрофизику.

Констатация чересчур скромная - если эти выводы будут приняты научным сообществом, взгляды на тёмную материю и даже кометы могут встать с ног на голову. Ведь тогда все текущие или запланированные эксперименты по выявлению тёмной материи должны дать нулевой результат, кроме DAMA/NaI, и то только потому, что там может быть выявлена зеркальная материя. Кроме того, если зеркальной материи много, то она должна сформировать зеркальные звёзды, галактики и даже планеты - и всё это должно поддаваться обнаружению при помощи гравитационного микролинзирования. Гравитационное взаимодействие между зеркальной и обычной материей должно тогда привести к образованию двойных звёздных систем, где одна звезда обычная, типа Солнца, а другая - зеркальная, невидимая для глаза. Вторую вполне реально обнаружить, используя периодическое проявление эффекта Доплера в спектре видимой обычной звезды. Напомним также, что такие эффекты астрономами будто бы уже наблюдались.

Ну и наконец, зеркальное вещество может объяснить парадокс ГЗК и даже наблюдаемый, но необъяснённый решительный перевес вещества над антивеществом в видимой Вселенной.

Словом, намеченные на ближайшее будущее эксперименты по подтверждению или опровержению теории зеркального вещества в случае их успешного завершения существенно изменят ситуацию в теоретической физике в целом.

Подготовлено по материалам European Physical Journal.