Нейтроны, возможно, утекают в параллельный мир

Зеркальное вещество также называют «веществом Алисы». Похоже, в эксперименте г-на Сереброва нейтроны то ныряли в состояние зеркального нейтрона, то выныривали обратно, становясь нормальным веществом. (Илл. John Tenniel.)
Зеркальное вещество также называют «веществом Алисы». Похоже, в эксперименте г-на Сереброва нейтроны то ныряли в состояние зеркального нейтрона, то выныривали обратно, становясь нормальным веществом. (Илл. John Tenniel.)

Источник: КомпьюЛента
Оригинал: European Physical Journal

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, то 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 магнитного поля (ловушка изолировалась от естественного магнитного поля Земли, но на неё преднамеренно воздействовали искусственным). 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.

Нейтроны (жёлтые точки) сдерживаются в ловушке магнитным полем, генерируемым сверхпроводящими магнитами. Но вот слабое влияние магнитного поля зеркального вещества создатели ловушки учесть не могли. (Илл. P. R. Huffman et al. / Nature.)
Нейтроны (жёлтые точки) сдерживаются в ловушке магнитным полем, генерируемым сверхпроводящими магнитами. Но вот слабое влияние магнитного поля зеркального вещества создатели ловушки учесть не могли. (Илл. P. R. Huffman et al. / Nature.)

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, которое влияет 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, направленность которого 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.

  • avatar
  • .
  • +23

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.