;
Кейсы 11 марта 2022

Кроме бозона Хиггса: еще 3 неуловимые частицы, которые могут скрываться во Вселенной

Далее

В физике элементарных частиц есть практически все, что может объяснить существование Вселенной. Но загвоздка как раз в том, что все пока объяснить невозможно. Поэтому ученые продолжают искать гипотетические частицы, чье существование пока не подтверждено. «Хайтек» рассказывает о самых интересных из них.

После того, как на Большом адронном коллайдере нашли бозон Хиггса, многие физики были немного разочарованы. Дело в том, что его существование фактически подтверждает Стандартную модель. Это теория о построении мира, основы которой еще в 1960 году создал Шелдон Глэшоу (да, именно в честь этого физика и назвали одного из персонажей ситкома «Теория Большого взрыва»).

Стандартная модель, которая годами дополняется и подтверждается исследованиями, пытается объединить электромагнитное и слабое взаимодействия. Она объясняет существование крошечных частиц материи — строительных блоков Вселенной.

Концепт частицы. Фото: shutterstock

С момента открытия бозона Хиггса прошло 10 лет, и скоро БАК снова запустят после почти трехлетнего перерыва. Ученые все еще надеются найти и другие частицы, скрывающиеся во Вселенной, которые сейчас считаются гипотетическими.

Частицы-дублеры

Если теория, называемая суперсимметрией (SUSY), верна, может существовать более дюжины частиц, ожидающих открытия. Теория утверждает, что у каждой обнаруженной до сих пор частицы есть скрытый аналог.

В Стандартной модели есть два типа частиц: бозоны, несущие силу и включающие глюоны и гравитоны; и фермионы, которые составляют материю и включают в себя кварки, электроны и нейтрино.

В суперсимметрии каждому фермиону соответствует бозон, и наоборот. Таким образом, у глюонов (разновидность бозона) будут глюино (разновидность фермиона), у фотонов — фотино, а бозон Хиггса будет иметь аналог, называемый хиггсино.

Источник: nuclphys.sinp.msu.ru

К несчастью для сторонников суперсимметрии, на БАК до сих пор не находили следов этих неуловимых частиц, что говорит о маловероятности их существования.

Еще одна проблема в том, что невозможно перечислить все варианты суперсимметричных теорий. Проще говоря, у физиков нет очень адекватных ограничений на диапазоны размеров и энергий, в которых можно обнаружить частицы. А, значит, и представления о том, где искать эти частицы.

Нейтралино

Суперсимметрия также предсказывает, существование гипотетических частиц, известных как нейтралино. Они не несут заряда, но могут объяснить темную материю. Эта таинственная субстанция составляет большую часть Вселенной, но обнаружить ее можно только благодаря гравитационному притяжению. Согласно суперсимметричной теории, смесь всех частиц-носителей заряда, кроме глюино, и создаст нейтралино.

БАК. Фото: shutterstock

Нейтралино сформировались в раскаленной ранней Вселенной и оставили достаточно следов, чтобы объяснить присутствие темной материи, чье гравитационное притяжение ощущается даже сегодня.

Считается, что современные гамма- и нейтринные телескопы могут найти эти неуловимые частицы в тех областях, которые переполнены темной материей. Это значит, что искать нейтралино надо в активных ядрах галактик.

Частица-хамелеон

Физики предложили существование еще одной частицы, пожалуй, самой неуловимой — хамелеоне с переменной массой. Если она существует, то поможет объяснить как темную материю, так и темную энергию. Но есть одна проблема — частица-хамелеон очень коварная, и вот почему.

В 2004 году физики описали гипотетическую элементарную частицу, которая меняется в зависимости от окружающей среды: в местах с плотно упакованными частицами (такими как Земля или Солнце) хамелеон будет оказывать лишь слабое взаимодействие, а в областях с разреженной плотностью — сильное воздействие. Это значит, что масса этой частицы, которая также известна как скалярный бозон, целиком зависит от окружения, и она действительно умеет прятаться.

БАК. Фото: shutterstock

Чтобы найти эту неуловимую силу, физикам нужно найти доказательства существования частицы-хамелеона, когда фотон распадается в присутствии сильного магнитного поля. Пока поиски ничего не дали, но эксперименты продолжаются.

В целом так можно сказать и о поиске всех частиц. Многие из них и другие — такие как гравитоны — возможно, не существуют и ставят ученых в тупик. Но, с другой стороны, обещают объяснить то, с чего все началось и как закончится. А, значит, всегда есть смысл продолжать эксперименты в физике элементарных частиц.


Читать далее

Самое большое генеалогическое древо человечества показало историю нашего вида

Физики воссоздали способности Т-1000 из «Терминатора-2» в лаборатории

Ученые, возможно, нашли недостающее звено между одноклеточными и клетками человека