Теорию струн поставили под сомнение

20.03.2020 17:44

Теорию струн поставили под сомнение

Одной из самых больших идей в физике является возможность того, что все известные силы, частицы и взаимодействия могут быть связаны в одной структуре. Теория струн является, пожалуй, самым известным предложением для «теории всего», которая бы связывала наше понимание физической вселенной.

Несмотря на то, что в течение десятилетий в физическом сообществе циркулировало много разных версий теории струн, экспериментальных испытаний было очень мало. Астрономы, использующие рентгеновскую обсерваторию Чандра, в настоящее время сделали значительный шаг вперед в этой области.

Исследуя скопления галактик, самые большие структуры во Вселенной, удерживаемые вместе гравитацией, астрономы смогли отыскать конкретную частицу, которая, как предсказывают многие модели теории струн, должна существовать.

Частица, которую искали Кристофер Рейнольдс из Университета Кембриджа в Соединенном Королевстве и его коллеги, называется “аксион“. Эти еще не обнаруженные частицы должны иметь чрезвычайно низкие массы. Ученые не знают точного диапазона масс, но многие теории показывают аксионные массы, варьирующиеся от примерно одной миллионной массы электрона до нулевой массы. Некоторые ученые считают, что аксионы могут объяснить тайну темной материи, которая составляет подавляющее большинство материи во Вселенной.

Одним из необычных свойств этих частиц сверхнизкой массы является то, что они могут иногда превращаться в фотоны (то есть пакеты света), когда они проходят через магнитные поля. Противоположность может также иметь место: фотоны могут также быть преобразованы в аксионы при определенных условиях. Частота такого переключения зависит от того, насколько легко они делают это преобразование, другими словами, от их “конвертируемости“.

Некоторые ученые предложили существование более широкого класса частиц сверхнизкой массы с подобными свойствами аксионам. Аксионы будут иметь одно значение конвертируемости на каждую массу, но “аксионоподобные частицы“ будут иметь диапазон конвертируемости при той же массе.

“Несмотря на то, что поиск гигантских частиц, таких как аксионы, в гигантских структурах, таких как скопления галактик, может показаться трудным, тем не менее, это отличные места для поиска“, - сказал соавтор Дэвид Марш из Стокгольмского университета в Швеции. “Галактические кластеры содержат магнитные поля на гигантских расстояниях, и они также часто содержат яркие источники рентгеновского излучения. Вместе эти свойства увеличивают вероятность того, что преобразование аксионоподобных частиц будет обнаружено“.

Чтобы найти признаки конверсии аксионоподобными частицами, команда астрономов изучила в течение пяти дней наблюдения рентгеновских лучей от материала, падающего к сверхмассивной черной дыре в центре скопления галактики Персей. Они изучили спектр Чандры, или количество рентгеновского излучения, наблюдаемого при разных энергиях этого источника. Длительное наблюдение и яркий источник рентгеновского излучения дали спектр с достаточной чувствительностью, чтобы показать искажения, которые ученые ожидали, если присутствуют частицы, подобные аксионам.

Отсутствие обнаружения таких искажений позволило исследователям исключить присутствие большинства типов аксионоподобных частиц в диапазоне масс, к которому их наблюдения были чувствительны, ниже примерно одной миллионной миллиардной доли электрона.

“Наше исследование не исключает существования этих частиц, но определенно не помогает их делу“, - сказала соавтор Хелен Рассел из Ноттингемского университета в Великобритании. “Эти ограничения вписываются в диапазон свойств, предлагаемых теорией струн, и могут помочь теоретикам струн пересмотреть их теории“.

Ясно, что одной из возможных интерпретаций этой работы является то, что аксионоподобных частиц не существует. Другое объяснение состоит в том, что частицы имеют даже более низкие значения конвертируемости, чем предел обнаружения этого наблюдения, и ниже, чем ожидали некоторые физики.

Напомним, ранее сообщалось, что физики нагрели воду до рекордной температуры.

Источник

Редакция: | Карта сайта: XML | HTML | SM
2013-2020 © "МехКорпс — роботы и киборги". Все права защищены.