Суперсимметрия: холодные молекулы соревнуются с БАК

Физики за работой, архивное фото
В квантовой теории поля (КТП) электроны обладают электрическим дипольным моментом. Его значение может сильно зависеть от физики за пределами Стандартной модели - в том диапазоне энергий, с которыми в ряде случаев может работать Большой адронный коллайдер.

Материал подготовлен редакцией ИноСМИ специально для раздела РИА Наука >>

В квантовой теории поля (КТП) электроны обладают электрическим дипольным моментом.  Его значение может сильно зависеть от физики за пределами Стандартной модели — в том диапазоне энергий, с которыми в ряде случаев может работать Большой адронный коллайдер (БАК). Недавно ученые определили новые границы этого значения с помощью простых молекулярных пучков. И это создает трудности с простыми вариантами суперсимметрии.

Бозон Хиггса - недостающее звено Стандартной модели
Бозон Хиггса - недостающее звено Стандартной модели
В отличие от протонов и нейтронов электрон считался точечной частицей. То есть, в рамках классической физики он не мог обладать электрическим дипольным моментом, так как его заряд должен был бы распределяться по некоему небольшому объему. Как и следовало ожидать, квантовая теория электрона в рамках Стандартной модели элементарных частиц не согласна с таким постулатом. В ней электрон обладает одновременно электрическим дипольным моментом и магнитным моментом и, следовательно, представляется вращающимся объектом, который в то же время обладает зарядом и объемом.

Значение это электрического момента крайне мало: 10−39 e•cm. Его порождает существование виртуальных пар кварков и антикварков, которые постоянно появляются и исчезают вокруг электрона. Но если поместить Стандартную модель в рамки более широкой теории, значение электрического момента может стать намного больше. Самым простым расширением Стандартной модели 1980-х годов стала теория о том, что нейтрино обладают массой. Мы знаем об этом чуть менее 20 лет благодаря первым подтверждениям нейтринной осцилляции.

Увеличение значения электрического момента электрона все равно остается незначительным, но все меняется для моделей, которые позволяют объяснить, откуда берется масса нейтрино. Учет этой массы допускается, но не требуется для симметрии на основе Стандартной модели, однако нам неизвестно ее происхождение. Каким бы оно ни было, измерение отличного от нуля электрического дипольного момента (то есть доказательство наличия «формы» у электрона) могло бы приоткрыть дверь в новую физику. 

Испытание для Теории Великого объединения

Так художник представил себе ловушки-“карусели” c заключенными внутри них электронами
Ловушка-карусель поможет физикам оценить "округлость" электронов
Физики прекрасно это понимают и уже не первый год ищут способы измерить электрический момент. Так, проведенный в 2011 году опыт американских и канадских физиков из объединения Advanced Cold Molecule EDM Experiment (AСМЕ) поставил серьезные ограничения перед новой физикой. Из него следует, значение электрического дипольного момента электрона не может превышать 8,7 × 10−29 e•cm. Это новое значение противоречит разнообразным моделям суперсимметрии и Теории Великого объединения.

Эти модели предполагают существование новых частиц, которые воздействуют на значение электрического дипольного момента электрона помимо пар кварков из стандартной модели.

Для достижения этих результатов ученые использовали один ловкий прием, который они объясняют в статье на arxiv. Как и в предыдущем опыте, они начали с создания молекулярного пучка из холодных молекул, то есть сделали что-то вроде струи газа с очень низкой температурой. Они обоснованно выбрали для эксперимента полярные молекулы монооксида тория, так как эти молекулы порождают чрезвычайно сильные электрические поля, которые воздействуют на присутствующие электроны на определенных энергетических уровнях. Электрический дипольный момент электронов пропорционален их спину, так что они могут осуществлять четко определенное прецессионное движение при попадании в электрическое и магнитное поле.

Если воздействовать на вышеупомянутые энергетические уровни лазерными импульсами и погрузить молекулярный пучок во внешние электрические и магнитные поля (их воздействие наложится на внутренние поля молекул монооксида тория), это прецессионное движение станет чувствительным показателем значения электрического момента электрона. И его можно будет измерить непрямым образом с помощью спектроскопии.

Суперсимметричные частицы, вероятно, очень тяжелые

Если верить физикам, полученное ими новое предельное значение электрического момента в 8,7 × 10−29 e•cm ограничивает проявления нарушения СР-инвариантности, которые мы хотим изучить с помощью БАК. Понимание причин СР-инвариантности, которое содержится в знаменитой матрице Кабиббо-Кобаяси-Масукавы (СКМ-матрица), могло бы помочь подобрать ключи к загадке антиматерии. Кроме того, самые простые модели суперсимметрии позволяют оценить СР-нарушения в СКМ-матрице.

По мнению физика Адама Фалковского, в рамках теорий суперсимметрии наиболее простые объяснения результатов работы физиков АСМЕ подразумевают, что суперсимметричные частицы-партнеры частиц Стандартной модели обладают массой более 10 ТэВ, а не менее 1 ТэВ, как считалось раньше.

В будущем мы должны продвинуться еще дальше в уточнении результатов опыта АСМЕ, которые вместе с некоторыми открытиями, сделанными с помощью БАК, помогут продвинуться в физике за пределами Стандартной модели.

Оригинал публикации здесь

РИА Наука





Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.