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
|
Последние новости: Физика, Игорь Иванов
Астрономические наблюдения недели
Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):
Новости науки по темам:
антропология,
археология,
астрономическая научная картинка дня,
астрономия,
биология,
биотехнологии,
генетика,
геология,
затмения,
информационные технологии,
космос,
лингвистика,
математика,
медицина,
нанотехнологии,
наука в России,
наука и общество,
Нобелевские премии,
палеонтология,
Первое апреля,
психология,
технологии,
физика,
химия,
эволюция,
экология,
энергетика,
этология
Новости науки по авторам:
Дарья Баранова,
Вера Башмакова,
Александр Бердичевский,
Максим Борисов,
Варвара Веденина,
Александр Венедюхин,
Михаил Волович,
Алексей Гиляров,
Сергей Глаголев,
Николай Горностаев,
Юрий Ерин,
Анастасия Еськова,
Дмитрий Замолодчиков,
Игорь Иванов,
Мария Кирсанова,
Дмитрий Кирюхин,
Александр Козловский,
Алексей Левин,
Андрей Логинов,
Лейла Мамирова,
Александр Марков,
Мария Медникова,
Вадим Мокиевский,
Максим Нагорных,
Елена Наймарк,
Петр Петров,
Александр Пиперски,
Константин Попадьин,
Сергей Попов,
Роман Ракитов,
Татьяна Романовская,
Александр Самардак,
Александр Сергеев,
Андрей Сидоренко,
Даниил Смирнов,
Любовь Стрельникова,
Алексей Тимошенко,
Мария Шнырёва
Новости науки по месяцам: 2012 V, IV, III, II, I
2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
Научные новости у наших партнеров:
«Биомолекула», «В мире науки», «Вокруг света», Газета.ру, Грани.ру, Лента.ру, «Наука и жизнь», «Популярная механика», Gzt.ru
|  | |
Подробнее
e-mail: 
