Большой адронный коллайдер и космические обсерватории пока так и не справились с поимкой темной материи. Международная команда физиков решила зайти с другой стороны: ученые нашли новую «слепую зону» в фундаментальных взаимодействиях внутри обычной молекулы и установили строгие ограничения на свойства гипотетических частиц, не потратив ни цента на строительство новых гигантских детекторов.
Обычной, осязаемой материи в нашей Вселенной обидно мало — всего около четырех процентов. Остальное делят между собой темная энергия и темная материя. На последнюю приходится почти четверть всей массы-энергии, но она упорно отказывается взаимодействовать с нашим миром как-либо, кроме как через гравитацию. Именно она удерживает галактики от распада, но из каких конкретно частиц состоит этот космический «клей» — загадка, над которой физики бьются десятилетиями.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Обычно теоретики пытаются поймать эти неуловимые частицы с помощью гигантских подземных резервуаров с жидким ксеноном или сталкивая протоны на немыслимых скоростях. Однако иногда ответы кроются не в запредельных энергиях, а в маниакальной точности.
Группа исследователей под руководством профессора Дмитрия Будкера решила поискать следы темной материи в связях между электронами и атомными ядрами. В своей новой статье исследователи обратили внимание на Z’-бозоны (Z-штрих бозоны) — гипотетические переносчики слабого взаимодействия. В ряде расширений Стандартной модели именно они считаются отличными кандидатами на роль тех самых частиц темной материи.
Как именно ученые искали то, чего никто никогда не видел? Вместо того чтобы собирать очередную многомиллиардную установку, они загрузили университетский суперкомпьютер MOGON 2 массивом уже существующих прецизионных измерений. Их целью было найти малейшие аномалии во взаимодействии электронов и ядер в молекулах фторида бария (BaF) — в частности, проанализировать эффекты нарушения пространственной четности, которые могли бы выдать незримое присутствие Z’-бозона.
«Эти результаты закрывают значительную слепую зону в физике — целый спектр сил между электронами и ядрами, который до сих пор оставался неисследованным как в лабораторных экспериментах, так и в космологических наблюдениях», — объясняет доктор Константин Гауль, один из авторов исследования.
Попутно физики перепроверили аналогичные данные для атомов цезия-133 — это классический «полигон» для подобных проверок. Однако у двухатомных молекул вроде фторида бария оказалось важное математическое преимущество. Расчеты сверхтонких взаимодействий внутри одиночного атома всегда упираются в сложную ядерную теорию, которая неизбежно привносит долю неопределенности. В случае же с молекулами анализ от капризов ядерной физики пока не зависит, что позволяет получать гораздо более чистые результаты.
Ради строгости фактов стоит оговориться: саму темную материю физики, разумеется, не нашли. Но они сделали вещь не менее важную для фундаментальной науки — установили жесткие ограничения на то, как именно гипотетические Z’-бозоны могут влиять на связи электрона с ядром.
В физике элементарных частиц сужение зоны поиска — это уже грандиозный успех. Закрывая ошибочные варианты, теоретики экономят экспериментаторам годы бесплодных трудов. Главный же вывод работы в другом: настольные прецизионные эксперименты с молекулами официально превратились в мощный инструмент для поиска «новой физики», способный на равных конкурировать с огромными ускорителями.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Может ли тёмная материя состоять из чёрных дыр из другой вселенной?
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.