Элементар бөлшектердің физикасы 2017 жылы • Игорь Иванов • «Элементтер» бойынша ғылым жаңалықтары • Физика, Жаңа физиканы іздеу, Астрофизика

2017 жылы элементар бөлшектердің физикасы

Сурет. 1. Бастапқы бөлшектер әлемін эксперименттік зерттеу әрдайым қиын болды. Қазір жаңа физиканы қалай іздестіруге болады, онда жоғары энергетикалық физикаға қалай баруға болады? Web.sas.upenn.edu сайтынан сурет

Жылдың соңы – бұл нәтижелерді қорытындылау және дамудың болашақ бағыттары туралы сөйлесу уақыты. Сізді элементар бөлшектер физикасына әкелген 2017-ші жылға жылдам шолу жасаңыз, қандай нәтижелер естілді және қандай тенденциялар белгіленді. Бұл жинақ, әрине, субъективті болады, бірақ ол микроұяшықтың іргелі физикасының қазіргі жағдайын кеңінен танымал тұрғыдан – жаңа физиканы іздестіру арқылы көрсетеді.

Collider жағдайлары

Қарапайым әлемдегі жаңалықтардың негізгі көзі Үлкен Адрон коллайдер болып қала береді. Шын мәнінде, ол микроұяшықтың негізгі қасиеттерін білу және белгісіздікке итермелеу мақсатында жасалды. Қазіргі уақытта коллайдта көп жылдар бойы Run 2 сессиясы жалғасуда, CERN бекіткен кесте 2030-шы жылдардың ортасына дейін созылады және кем дегенде онжылдықта тікелей бәсекелестер болмайды.Оның ғылыми бағдарламасында бөлшек физикасының әртүрлі бағыттарындағы міндеттер бар, сондықтан да нәтижелер бір бағытта кешірілсе де, бұл басқалардың жаңалықтары арқылы өтеледі.

Техникалық тұрғыдан алғанда, 2017 деректерді жинаудың жылдам қарқынымен белгіленді (2-сурет). Рас, вакуумдық секциялардың біреуі қиындықтар техниканың шектеулерін айналып өту үшін соқтығысу режимін таңдауға мәжбүр болды. Сынақтан шыққаннан кейін олар статистикалық жиынтықтың жоспарына қол жеткізе алды, тіпті одан да асып түсті. Биылғы жылы алынған интегралды жарықтандыру 50 фунтқа жетті−1 ATLAS және CMS детекторларында және 2015 және 2016 жылдардың статистикалық деректерімен бірге 13 TeV энергиясының деректерінің жалпы көлемі 100 фб дейін жетті−1.

Сурет. 2 2017 жылы LHC-дағы жылтырлық жиынтығы. Жасыл нүктелер: нақты деректер көк сызық – бастапқы жоспар. Home.cern ішінен сызба

Бірақ, ғылыми нәтижелерге келетін болсақ, бұл жерде пессимизм ұсталып қалады. Бір жағынан, коллайдер шын мәнінде 1 TeV-нен артық зерттеудің энергетикалық майданын күрт өзгертті. Он жыл бұрын теоретиктер суперсимметрияны және 0.3-0.5 ТэВ энергиясындағы жаңа бөлшектер мен құбылыстардың ашылуын армандады, енді қатты әсер ететін супер бөлшектердің массасы бойынша төменгі шекаралар 2 TeV-ге жетеді.Стандартты модельден тыс түрлі теорияларды болжайтын жаңа әсерлерді іздестіру үшін жүздеген нұсқалар орындалды, бірақ ешқандай сенімді сигналдар табылмады. Кейбір жағдайларда гипотетикалық жаңа бөлшектердің массасының үстіңгі шегі бірнеше ТЕВ-ға жетеді. Басқаша айтқанда, егер бұл жерде жаңа физика болса, онда ол бетінде жатпайды.

Екінші жағынан, бөлшектердің физикасы бойынша ешкім де қайғылы жағдайларды жасамайды. Хиггс бозон дәуірін ашқаннан кейін бәрі түсінеді кепілдік берілген Бөлшектер физикасындағы жаңалықтар аяқталды. Егер микрокосмостың қазіргі зерттеулерін ортағасырлық теңізшілердің сапарларымен салыстырсақ, енді біз ашық теңізге шығып, ашық мұхитқа шығамыз – және біз келесі үлкен ашудың қайда және қайда болатындығын білмейміз. Табиғат бізге сәтте ашық жарылыс бермеді – бізде де бос мүмкіндіктер бар. Нейтралды емес әсерлерді жаңа бөлшектерді тікелей ашып қана қоймай, сонымен қатар белгілі бөлшектерге жанама әсер ету арқылы да анықтауға болады. Мұнда үлкен Адрон коллайдерінің әлеуеті зор болып қала береді.

Біріншіден, бізде Хиггс бозоны бар – бұл мүлдем жаңа сұрыпты бөлшектер, және физиктер бұл бозаны мұқият зерттеуге үлкен үміт артады.Стандартты үлгіден алғашқы ауытқулар стандартты емес Higgs бозонының қасиеті түрінде пайда болуы керек көптеген теориялық конструкциялар бар. Осы уақытқа дейін осы бөлшектердің өлшенген сипаттамалары, ең болмағанда, Run 1 және Run 2-дің бірінші жартысы бойынша сәйкес келеді (3-сурет). Бірақ біз оны зерттей бастадық және осы өлшемдердің қателіктері әлі де үлкен. Олар кішкене ауытқуларды жасырып тастай алады, олар тек қана статистикалық статистикада ғана көрінеді. Енді Хиггс бозонының нәтижелері 2016 деректеріне негізделген, тіпті одан кейін де барлық жағдайларда емес. 2017 жылғы бай статистика әлі күнге дейін өңделуде және оған негізделген алғашқы нәтижелер тек қысқы конференцияларда ұсынылады.

Сурет. 3 LHC Run сеансының нәтижелері бойынша Хиггс бозонының қасиеттері 1. 2016 жылғы нәтижелерге сәйкес, одан да көп стандартты сурет пайда болады

Осыған байланысты жақында халықаралық физикалық қауымдастықтың таңдауы қисынды болып көрінеді: ILC International Linear Collider-ты құру, бірақ жеңілдетілген нұсқада және оны Higgs зауыты ретінде пайдалану. ХБО – жаңа электронды-позитрон коллайдерінің жобасы, ол бастапқы идеясына сәйкес LHC ашылатын барлық ең кішкентай бөлшектерде өлшеуі керек.Оны іске асыру үшін барлық технологиялар дайын, құрылыс учаскесі таңдалып алынды және бірнеше жыл бойы қазірдің өзінде барлық қатысушы елдердің үкіметінің – және ең алдымен аумағында коллайдер құрылатын болады – оның жүзеге асырылуына миллиардтаған доллар инвестиция салуға дайын. Егер LHC жаңа бөлшектерді немесе жаңа физиканың айқын дәлелдерін тапса, онда ешқандай кедергі болмас еді – егер 500 ГэВ немесе тіпті одан да жоғары соқтығысу энергиясы бар ILC коллайдері жасыл жарық алса еді. Қазіргі жағдайдағы тек Хиггс бозоны тек Зияткерлік меншік орталығының «мақсатты» кепілі болып табылады. Өткен ғасырдағы CER коллажерінің LEP энергиясынан әлдеқайда асып түсетін, 250 ГэВ-тан аса күрделі соқтығысу энергиясы жеткілікті болады (4-сурет). Дегенмен, бұл ғылыми құндылықты сақтай отырып, жобаның құнын 40% төмендетуге мүмкіндік береді. Жаңа жоспардың егжей-тегжейі архив: 1710.07621 және arXiv: 1711.00568 мақалаларында сипатталған және осы қайта бағалау іс-әрекеттердің қозғалысы болады деп үміттенемін.

Сурет. 4 Сызықтық коллокардың ILC-ті іске асыру нұсқалары. Жоғарғы нұсқасы: 500 ГэВ соқтығысу энергиясы бар бастапқы жоба, орта нұсқа – 250 ГэВ энергиямен ең аз пайдалы нұсқасы, төменгі нұсқасы: аралық нұсқалар. Л. Эванс, С. Мисконео, 2017 баптан алынған сурет. 2017 халықаралық желілік сызықты коллайдер машина сатысы туралы есеп

Екіншіден, соңғы бірнеше жыл ішінде LHCb детекторы басқа эксперименттермен қатар, сирек кездесетін B-мезон ыдырауы бойынша бірқатар қызықты нәтижелер берді. Бірқатар процестерде стандартты модельден ауытқулар табылды. Осы өлшеулердің әрқайсысы жеке-жеке сатып алуды талап етпейді, бірақ олардың барлығы дерлік стандартты үлгіден шамамен бір бағытта таңқаларлық түрде жаңа физикадан жалтару сияқты ауытқиды. Ең бастысы, бұл ауытқулар өте күшті. Жаңа деректерді енгізген кезде, олар жоғалып кетпейді, бірақ кейде тіпті күшейтіледі. Сонымен, биылғы жылы LHCb ынтымақтастығы жалпы үрдіске (бірінші, екінші) сәйкес келетін бірнеше аномалияны шығарды.

Мұнда шулы ашылымдардың кең ауқымы қалады. Шындығында бұл LHCb деректерінің барлығы 2010-2012 жылдары жиналған 1-ші Run статистикасы негізінде алынған. Деректерді мұқият талдау және модельдеуге салыстыру өте ұзақ уақытты қажет етеді, ал 2016 жылы деректерді өңдеу және тағы да 2017 жылы әлі аяқталған жоқ. ATLAS және CMS-ң айырмашылығы, LHCb статистикасы Run 1-ден Run 2-ге өтуге осындай үлкен секіруді көрсетпейді, бірақ әлі де физиктер B-мезондардың жұмбақтарымен елеулі жаңару күтеді.Бірақ әлі 3-ші орынға жүгіріп өту керек, содан кейін LHC жоғары жарқыраған кезде, ал келесі онжылдықтың тағы қандай жолмен келетінін біледі.

Бұдан басқа, келесі жылы Belle II детекторы бар SuperKEKB B зауытын жаңартуға болады. Алдағы жылдары бұл ауытқулар үшін толыққанды аңшы болады, ал 2024 жылға қарай ол 50 абаның толығымен трансцендентлік жарқылын жинайды.−1 (мысалы, 50,000 фբ−1), суретті қараңыз. 5. Нәтижесінде, мысалы, B мезондарының D мезондарының ыдырауы кезінде табылған лептонның әмбебаптығын бұзу және лептондар нақты болып табылса, онда Belle II детекторы оны 14σ (тек 4σ жетеді) статистикалық маңызды деңгейде растай алады.

Сурет. 5 SuperKEKB B-зауытының жарқырау жоспарлары. Www-superkekb.kek.jp

B мезондарының сирек кездесетін ыдырауы теорияшылар үшін де қызықты тақырып. Эксперимент, бұл болжамдарды сенімді түрде есептегенде, стандартты модель болжауымен айтарлықтай дәрежеде сәйкес келмейтін қатты мәлімдемелер. Бірақ олар жай ғана қабылдауға және есептеу мүмкін емес. Барлық адрондардың ішкі динамикасына негізделеді, теориялардың бас ауруы, ол болжамдар негізінде бағалануы керек. Нәтижесінде бірнеше теориялық топтар әртүрлі бағалауды қамтамасыз етедіэксперимент пен стандартты модель арасындағы айырмашылық қаншалықты маңызды: біреу 5с-нан артық, ал басқалары – 3с аспайды. Белгісіздіктің бұл күйі, өкінішке орай, B мезондарындағы ауытқулардың қазіргі түсіндірілуіне тән.

Төмен энергия

Дегенмен, жоғарғы физикадағы жаңа физика туралы кеңестерді іздеуден басқа, бөлшектердің физикасындағы басқа да көптеген мәселелер бар. Мүмкін олар тақырыптар жасауды ықтимал етуі мүмкін, бірақ физиктер үшін де олар өте маңызды.

Зерттеудің бір белсенді саласы адрон спектроскопиясына, атап айтқанда, көпкөмек адрондарына қатысты. Өткен жылдардағы LHC-де бірқатар ашылымдар жасалды (ең бастысы – пентакварды жасырын әшекейлермен ашу), бірақ 2017-де бірнеше жаңа бөлшектер әкелді. Біз Ω отбасынан бірден бес жаңа бөлшектер туралы айтып бердік.с-Бариондар ашылып, бір-екі рет сиқырлы барионды ашты. Бұл тақырып физиктерді қаншалықты басып алғанын жанама көрсете отырып, соңғы теориялық мақала болуы мүмкін Табиғат адрон құбылыстарындағы энергияны босату туралы; Бұл журналда жариялау, тіпті теориялық мақала – бөлшектер физикасы үшін мүлдем ерекше жағдай.

Жұмыстың тағы бір саласы ескі жұмбақтармен күресуге тырысады. Мысалы, 2001 жылдан бастап, мюонды магниттік сәтте проблема туындады. Мюонның бұл сипаттамасы экспериментте өте дәл өлшенуі және теориялық тұрғыдан өте дәл есептелуі мүмкін. Алайда, өлшемдер мен есептеулер бір-бірінен шамамен 3σ-ға дейін ауытқиды және сәйкессіздік теориялық талдаудың егжей-тегжейіне байланысты. Біреулер, дәлірек өлшеу және есептеу арқылы жоғалады деп ойлайды, ал басқалары «мюон призмасы» арқылы біз алғаш рет жаңа физикадан кеңес аламыз деп үміттенеді. Мұның бір себебі – бұл проблемалардың қиындығы он жылдан астам уақыт бойы физиктерді салмақтап, оны шешуді талап етеді (қараңыз: И.Б. Логашенконың мюонның ауытқушылық магниттік сәті туралы жаңа есебін қараңыз: Жаңа физика әлеміне терезе).

Осыны шешу үшін, биылғы жылдың нәтижесінен бірнеше рет жоғары дәлдікпен Фермилабта муонның қате магниттік сәтін өлшеуге арналған Muon g-2 жаңа эксперименті іске қосылды (жақында ынтымақтастық туралы есебін қараңыз). Алғашқы маңызды нәтижелер 2018 жылы күтілуде, ал финал – 2019 жылдан кейін. Егер ауытқу бірдей деңгейде қалса, ол сезім үшін ең маңызды ұсыныс болады.Дегенмен, Фермилабтан шығарылған үкімін ескере отырып, теориялық есептеулер де түсіндіріледі. Мұнда муонның ауытқушылық магниттік сәті адронның үлесі «қаламның ұшында» есептелмейді. Бұл есептеу эксперименттерге негізделеді, бірақ мүлдем өзгеше – мысалы, электр энергиясының төмен позитрондардағы адрондар өндірісінде. Осыдан екі апта бұрын Корнелл университетінде CESR үдеткіші CLEO-c детектордан жаңа өлшем пайда болды. Ол теориялық есептеулерді анықтайды және анықталғандай, ауырлатады келіспеушілік: 2001 жылғы теория мен эксперимент барлық 4σ үшін әр түрлі. Сонымен, Muon g-2 экспериментінің нәтижелерін анықтау неғұрлым қызықты болады.

Сурет. 6 Фермилабқа баратын жолда Muon g-2 экспериментіне арналған электромагнет. Суреттер muon-g-2.fnal.gov

Бөлшек физикадағы проблемалар да таза құрал болып табылады, мысалы, бірдей көлемдегі әртүрлі өлшеулер бір-бірінен мүлдем айырылып қалғанда. Біз гравитациялық тұрақты өлшеулерге баса назар аудармаймыз – бұл бөлшектік физика шегінен тыс шығатын өте айқын қанағаттанарлықсыз жағдай. Бірақ нейтрондық өмір сүру проблемасы – бұл біздің 2013 жылғы жаңалықтарымызда егжей-тегжейлі сипатталған.Егер 2000 жылдардың ортасына дейін нейтронды өмір сүрудің барлық өлшемдері шамамен бірдей нәтиже көрсеткен болса, 2005 жылы А. П. Серебровтың тобы жүргізген жаңа эксперимент, олармен күрт ерекшеленді. Эксперименттердің қойылымы түбегейлі өзгеше болды: біреуінде өтпелі нейтрондық пучтың радиоактивтілігі өлшенді, ал екінші жағынан – гравитациялық тұзақдағы ультрахолт нейтрондарының тіршілік деңгейі. Осы екі түрдегі эксперименттердің жүйелі қателерінің көздері мүлдем өзгеше және әр топ «қателескенді» ескере отырып, «бәсекелес» деп сынға түсті. Ал енді, ғылыми пікірталас өзінің шешілуіне жақындады. Биылғы жылы екі жаңа өлшем (бірінші, екінші) түрлі әдістер бойынша жүргізілді. Олардың екеуі бірдей құндылықтарға ие және 2005 жылғы нәтижені қолдайды (7-сурет). Соңғы нүкте соңғы баяндамада сипатталған жаңа жапон пучка экспериментін шығара алады.

Сурет. 7 Соңғы 17 жылдағы нейтрондық өмірді өлшеудің тарихы. Қызыл түсті сәуленің өлшеу нәтижелерін көрсетеді, қара – тұзақ. Оны пикселмен салыстыру. Біздің 2013 жылғы жаңалықтарымызда 3. А.А. Серебров және т.б., 2017 ж.Ультрахолт нейтрондары үшін гравитациялық тұзақпен өлшенген нейтрондардың өлшеуі

Шамамен жеті жыл бойы физиктерді азаптаған басқа құпия, сонымен қатар, шешуге жақын – протон радиусы мәселесі. Әрине, материяның негізгі құрылыс блогының бұл іргелі сипаттамасы көптеген эксперименттерде өлшенді және олардың барлығы бірдей нәтиже берді. Алайда, 2010 жылы, қарапайым емес, бірақ мюонды сутегінің спектроскопиясын зерттегенде, CREMA ынтымақтастықы осы мәліметтерге сәйкес протон радиусы жалпы қабылданған мәннен 4% аз екенін көрсетті. Айырмашылық өте маңызды болды – 7с. Сонымен қатар, өткен жылы мәселе мюон детерийімен ұқсас өлшемдермен күшейе түсті. Тұтастай алғанда, бұл ақпараттардың не екенін түсіну қиынға соқты: есептерде, эксперименттерде (және одан кейінгі) деректерді өңдеуде немесе табиғатта (иә, кейбір теоретиктер жаңа физиканың көріністерін көруге тырысты). Муон-дегітерий спектроскопиясы протон радиусы мен қару-жарақтың аралықтағы проблеманы тереңдете түсті; Ағымдағы жылдың тамыз айындағы жағдайға қысқаша шолу жарияланған Протон радиусы басқатырғыш.

Осы жылдың қазан айында журналда Ғылым Протон радиусы кәдімгі сутегіде өлшенген жаңа эксперименттердің нәтижелерімен мақала жарияланды. Және таңқаларлық: жаңа нәтиже бұрынғыдан, барлық құрметті сутегі мәліметтерінен қатты ерекшеленді, бірақ бұл жаңа муон деректеріне сәйкес болды (8-сурет). Мәселен, атом қозғалысы жиіліктерінің өлшемдерін протонның қасиеттеріне емес, кернеуіне сәйкес келмеуі себеп болды. Егер басқа топтар осы өлшемді растаса, протон радиусы туралы мәселе жабық деп санауға болады.

Сурет. 8 Протон радиустарын әр түрлі әдістермен өлшеу. Көк үшбұрыш: қарапайым сутегі спектроскопия арқылы көптеген ертерек өлшеулерден орташа нәтиже. Астыңғышы: CODATA комиссиясының 2014 жылғы құндылығын ұсынды. Әйнек алаңы: Мион сутегі негізіндегі нәтиже, бұрынғы нәтижелерден түбегейлі ажыратылады. Жасыл алмас: қарапайым сутегі негізіндегі жаңа өлшем, ол мюонның нәтижесін дәлелдейді. А. А. Бейер және т.б., 2017 жылғы бап. Ридберг тұрақты

Бірақ басқа да төмен энергиялы эмиграция – метастабильді бериллий-8 ядролық ауысу кезіндегі аномалия әлі де түсіндірілмеген (сур.9). Екінші жыл бұрын пайда болған бұл жаңа физиканың көріністерін іздейтін көптеген теоретиктердің назарын аудартты, себебі ол 17 МэВ массасы бар жаңа жеңіл бөлшектердің туылуын және ыдырауын бастан кешірді. Осы тақырып бойынша бірнеше ондаған мақала пайда болды, бірақ қазіргі уақытқа дейін жалпы қабылданған түсініктеме табылмады (ағымдағы жылдың шілдесіндегі ахуал туралы қысқаша шолуда соңғы есеп). Енді осы аномалияны тексеру жаңа жарық бөлшектерін іздестіру үшін болашақтағы эксперименттерде ғылыми бағдарламаның жеке тармағы ретінде қарастырылады, және біз тек олардың нәтижелерін күте аламыз.

Сурет. 9 Белсенді бериллий-8 ядросының пайда болуы және электрон-позитрон жұпын шығарумен қозуды қалпына келтіру. Бұл жұптың бұрыштық таралуында аномалия табылған, ол көптеген 17 МэВ массасы бар жаңа жеңіл бөлшектердің көрінісі ретінде түсіндіріледі. Бериллий өткеліндегі жаңа физиканың белгісі бар ма?

Ғарыштан сигналдар

Бастапқы бөлшектерді тек қана коллайдерлерде ғана емес, ғарышта да іздей және зерттеуге болады. Ғарыштық сәулелердің бөлшектерін, олардың спектрі, құрамы және бұрыштық таралуы арқылы осы бөлшектердің қайдан келгенін анықтаудың ең тікелей жолы.Әрине, космостықтардың басым көпшілігі әртүрлі астрофизикалық объектілердің жоғары энергияларына таралды. Бірақ кейбіреулер қара материя бөлшектерін жою немесе ыдырау нәтижесінде пайда болған болуы мүмкін. Егер мұндай байланыс расталды болса, бұл космология үшін қажет, бірақ тікелей эксперименттерде қиындық тудыратын ерекше қара бөлшектердің бөлшектерін құптау көрсеткіші болады.

Соңғы онжылдықта әртүрлі ғарыштық бөлшектердің спектрлерінде бірнеше күтпеген ерекшеліктер табылды; ең қызығы ғарыштық позитрондар мен жоғары энергетикалық антипротондардың үлесіне қатысты. Дегенмен, екі жағдайда да ғарыштық сәулелердегі антенарлы антенналар көп болғанда түсіндірудің таза астрофизикалық нұсқалары бар.

Жақында ғана DAMPE спутниктік обсерваториясының алғашқы нәтижелері физиктердің физика мамандарына жіберілді: Ғарыштық электрондардың спектрі 1,4 TeV-те жоғары болды (жаңалықтарда егжей-тегжейлі сипаттаманы қараңыз) Ғарыштық электрондар мен позитрондар туралы жаңа деректер жаңа пазлдар әкелді, Элементтер «, 13.12.13). Әрине, көпшілігі оны қараңғы материя бөлшектерін жою немесе ыдыраудан тікелей сигнал ретінде қабылдады (сур.10) – DAMPE нәтижелерін жариялағаннан кейінгі алғашқы күндерде осы тақырып бойынша оннан астам мақала жарияланды («Кинс» материалынан және алыстағы кеңістіктің жарылыстарынан қараңыз). Енді ағын әлсіз; келесі қадам жаңа байқаушы деректер үшін жасалады және олар бақытымызға бір-екі жылға жетеді.

Сурет. 10 1.5 TeV массасы бар қара материя бөлшектерінің теориялық үлгісі DAMPE жарылысын қалай шығаратыны туралы мысал. Yi-Zh мақаласынан сызба. Fan et al., 2017. Нейррино массасын және DAMPE ғарыштық сәулелерінің электрондарын артық түсіндіретін модель

Бірақ соңғы нәтиже мүлдем өзгеше масштабты, космологиялық және басқа бөлшектерге қатысты – нейтрино. Қараша айында шыққан 1711.05210 бапта галактикалар кластерлерінің кеңістіктік бөлуіне негізделген нейтрино барлық түрлерінің массасын бірінші рет өлшеуге болады: 0,11 ± 0,03 эВ. Нейтрино – белгілі іргелі бөлшектердің ең жұмбақтығы. Олар жеңіл, сондықтан жарықтың көпшілігі физиктер Хиггар механизмі олардың массасы үшін жауап бермейді, бірақ жаңа физиканың қандай да бір түріне сенеді. Бұдан басқа, олар ауытқып, өздігінен бір-біріне ұшып кетеді – бұл фактіні дәлелдеу үшін 2015 жылға арналған физика бойынша Нобель сыйлығы берілді. Тербелістерге байланысты нейтриннің үш түрі түрлі массаға ие екенін білеміз, бірақ біз оларды білмейміз ортақ ауқымы. Егер бізде бұл жалғыз сан болса, барлық нейтрино массаларының қосындысы болса, біз массаның қай жерде пайда болатыны туралы теориялық қиялдарды күрт шектей аламыз.

Нейтрино массасының жалпы шкаласы негізінен зертханада өлшенуі мүмкін (эксперименттер жүргізілуде, бірақ әлі күнге дейін жоғарыдан лимит береді) және ғарыштық байқаудан шығарылуы мүмкін. Ғарышта нейтриндар әрқашанда өте көп болды және ерте ғаламда болашақ галактикалардың эмбриондары мен олардың кластерлерінің үлкен құрылымын қалыптастыруға әсер етті (11-сурет). Олардың массасына байланысты бұл әсер өзгереді. Сондықтан, галактикалар мен олардың кластерлерінің статистикалық таралуын зерттегеннен кейін, нейтрино барлық түрлерінің жалпы массасын шығаруға болады.

Сурет. 11 Кең масштабты ескере отырып, Әлемнің ертедегі құрылымдарының қалыптасуының сандық модельдеуі (массасы 1,9 эВ, сол жақта) немесе масссіз нейтрино (оң жақта). Бұл ерте құрылымдар галактикалардың статистикалық таралуы мен олардың кластерлерінде көрініс табады. Physics.aps.org ішінен алынған сурет

Әрине, мұндай әрекеттер бұрын жасалған болатын, бірақ олардың бәрі тек жоғарыдан шектеу берді. Олардың ең консерваторы 2013 Planck Collaboration-нің нәтижесі: масс саны 0,25 эВ-ден аз.Зерттеушілердің жеке топтары Planck деректерін басқалармен біріктірді және жоғары, 0,14 эВ-қа дейін модельге тәуелді шектеулерге ие болды. Бірақ бұл әлі де дәл шектеулер болды! Галактик кластерлерінің жақында жарияланған каталогын талдайтын жаңа мақала нөлден тыс массаның әсерін алғаш рет көрді және 0,11 ± 0,03 эВ санын шығарып алды. Бұл жұмыс одан әрі жалғасуда, сондықтан алдағы жылдары жағдай толығымен анықталатын болады. Сонымен бірге астрофизикалық қоғамдастық бұл жұмысты өте сақтықпен қабылдағанын атап өткіміз келеді. Мұндай статистикалық өлшеулер мұқият тексеруді талап етеді.

Және теория туралы аз

Теориялық бөлшектер физикасы 2017 жылы өткен жылдардағы үрдісті жалғастырды. Белгілі бір нақты жұмыс бағыттары бар, олардың ішінде теориялықтар өздерінің техникалық мәселелерін жүйелі түрде шешеді. Физико-физикалық физиктердің жаңа физиканы түрлі әдістермен табуға тырысатын кең қауымдастық бар. Бұл әсем топта бір бағытта үйлесімді қозғалыстың нышаны жоқ.Керісінше, нақты тәжірибелік нұсқаулар болмаған кезде, біз мұнда теориялық бөлшектердің Броунанның қозғалысын көп өлшемді және күрделі математикалық мүмкіндіктер кеңістігінде байқаймыз. Бұдан пайдасы жоқ: қауымдастық біздің әлемнің гипотетикалық құрылымының барлық ықтимал нұсқаларын, не экспериментпен келіспегендіктен, не керісінше тереңірек дамыта отырып, оларды тастай отырып тексереді. Бірақ теориялықтар өздері ұсынып отырған және оқып жатқан нақты үлгілердің басым көпшілігі ерте ме, кешірек тарихтың қоқыс тастағыштарында пайдасыздығынан босатылатынын мойындайды.

Барлық дамып келе жатқан теңіздердің ішінен біз бір немесе екі жылда өсетін бір ғана үрдісті бөліп аламыз. Физиктер бірте-бірте олар үшін табиғи көрінген идеяларды ұстап тұруды тоқтатады – бұл эстетикалық ойлар немесе компьютерлік мағынада табиғи болса, осы идеяны айқын түрде көрсете отырып, осы тақырып бойынша соңғы есептерді көріңіз. Нәтижесінде, ол 2017 жылдан бастап болжауға болмайды. Мүмкін теориялықтар талғампаздық теориясын таба алады, олардың болжамдары расталады.Немесе көптен күткен эксперименталды нәтижелер алдымен физикалық модельден тыс Үлкен Үлгіден тыс болады, ал теориялықтар сынақ және қателіктер бойынша кілттерді таңдайды. Әрине, алдағы онжылдықта айтарлықтай жаңа ештеңе табылмайтындығы – сол кезде шағын толқынды зерттеуге толық көзқарас қайта қаралуы керек. Қысқаша айтқанда, біз қиылысында және белгісіздік жағдайында тұрмыз. Бірақ мұны көру қайғылы себептерге айналмауы керек, бірақ біз өзгеруді күтіп тұрған белгі.

Игорь Иванов


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: