» Гравитационные волны могут помочь выйти за пределы известной физики


Такой вывод сделала международная группа физиков в научной статье, принятой к публикации в журнале Physical Review D. Препринт работыдоступен на сайте arXiv.org.

Напомним, что Стандартная модель на сегодня объясняет все экспериментальные факты, известные об элементарных частицах. Однако учёным не терпится открыть что-нибудь, что заставило бы их выйти за пределы этой блестящей теории на неизведанные просторы новой физики.

Некоторые из предложенных теоретиками расширений Стандартной модели предсказывают существование сверхлёгких бозонов. Напомним, что бозоны и фермионы – это два фундаментальных класса, на которые делятся все элементарные частицы. К первому относятся, например, фотоны, а ко второму – электроны, протоны и нейтроны.

Эти гипотетические бозоны намного легче, чем любые известные частицы с ненулевой массой. При этом обнаружить их крайне сложно, поскольку они слабо взаимодействуют с обычным веществом. Именно поэтому эти бозоны, если они есть, до сих пор не обнаружены с помощью ускорителей и детекторов тёмной материи.

Облако бозонов должно наложить свой отпечаток на характеристики гравитационных волн.
Облако бозонов должно наложить свой отпечаток на характеристики гравитационных волн.

Иллюстрация D. Baumann.

Авторы новой работы предлагают призвать на помощь астрономию.

Дело в том, что, по расчётам теоретиков, целые облака подобных бозонов могут собираться вокруг двойных чёрных дыр. При этом возникает система, несколько напоминающая атом. Его ядром является пара чёрных дыр, а скопление сверхлёгких бозонов – своего рода электронной оболочкой.

В настоящем атоме электроны распределены по разным энергетическим уровням. Поглотив фотон, электрон может переместиться на уровень выше, а испустив фотон – на уровень ниже. Обычно подобное «дирижирование электронами» физики выполняют с помощью лазера.

В «атоме» из сверхлёгких бозонов переходы между уровнями происходят под влиянием гравитации чёрных дыр.

Напомним, что достаточно тесная пара чёрных дыр рано или поздно сталкивается и сливается. Этот катаклизм порождает гравитационные волны. Как рассчитали авторы, если «сладкая парочка» была окружена облаком из сверхлёгких бозонов, этот факт должен повлиять на характеристики гравитационного излучения. В сигнале останется след, чёткий, как отпечатки пальцев.


Правда, на сегодняшний день детекторы гравитационных волн недостаточно чувствительны для такой задачи. Однако физики непрерывно совершенствуют как сами устройства, так и алгоритмы обработки данных. Так что в будущем подобные наблюдения должны стать возможными.

К слову, ранее «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, что детекторы гравитационных волн можно использовать для поиска других гипотетических частиц.

Источник: /nauka.vesti.ru.


Главные новости дня читайте в нашем паблике Вконтакте

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о