|
Нейтрино могут дать ключ к пониманию квантовой гравитации
|
|
|
|
По мнению исследователей из испанского института корпускулярной физики Университета Валенсии, нейтрино могут стать ключом к квантовой гравитации, что потенциально приведет ученых к единой теории, объединяющей квантовую механику и общую теорию относительности.
|
|
|
|
Такая теория объяснила бы, как устроена Вселенная на всех уровнях, и помогла бы разрешить очевидные научные противоречия сегодняшнего дня - от космических до субатомных масштабов. Поскольку прямых доказательств существования квантовой гравитации пока нет, косвенное воздействие на нейтрино может быть единственным ключом к разгадке этой таинственной силы.
|
|
Обнаружение нейтрино
|
|
|
|
Нейтрино - это электрически нейтральные частицы, настолько малые, что ученые когда-то считали, что их крошечная масса равна нулю. Частицы могут проходить сквозь обычную материю, поскольку они невосприимчивы к сильному взаимодействию или электромагнитным силам. Однако слабое взаимодействие ближнего радиуса действия проявляет некоторое притяжение, и нейтрино с массой, близкой к нулю, оставляют ровно столько, сколько может удержать гравитация, хотя это и не оказывает существенного влияния.
|
|
|
|
|
|
|
Обладая такими свойствами, нейтрино практически неуловимы, но ученые использовали мощь океанов Земли в своих поисках. Когда нейтрино встречаются с морской водой, их взаимодействие вызывает голубое свечение, называемое черенковским излучением. Крупная подводная обсерватория под названием Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT) обнаруживает нейтрино, регистрируя излучение Черенкова на дне океана. Расположенный на глубине 2450 метров у побережья Тулона, Франция, один из двух детекторов KM3NeT, Oscillation Research with Cosmics in the Abyss (ORCA), собрал данные, использованные в новом исследовании.
|
|
Декогеренция и квантовая гравитация
|
|
|
|
Изучение квантовой гравитации побудило ученых из Университета Валенсии заняться поиском нейтрино, свидетельствующих о состоянии “декогеренции”. Нейтрино не имеют определенной массы, но поддерживают квантовую суперпозицию трех массовых состояний, называемых “лептонными ароматами”. Когерентность - это свойство нейтрино, при котором суперпозиция остается четко определенной, поскольку нейтрино колеблется между лептонными вариантами электрона, мюона или тау-элемента при перемещении в пространстве, предсказуемо изменяя свое лептонное число. Декогеренция - это когда квантовая гравитация притягивает нейтрино, изменяя колебания.
|
|
|
|
“Существует несколько теорий квантовой гравитации, которые каким-то образом предсказывают этот эффект, потому что они говорят, что нейтрино не является изолированной системой. Он может взаимодействовать с окружающей средой”, - объясняет соавтор Надя Лессинг, физик из Института корпускулярной физики Университета Валенсии.
|
|
|
|
“С экспериментальной точки зрения, мы знаем, что сигналом для этого было бы подавление осцилляций нейтрино”, - добавил Лессинг.
|
|
Результаты нулевые, поиск продолжается
|
|
|
|
В то время как наблюдения ORCA не выявили декогеренции, отрицательный результат все еще имеет значение. Предыдущие эксперименты с нейтрино привели к ожидаемому верхнему пределу эффектов декогеренции, который в новом исследовании еще более снижен. С этими результатами ученые приближаются к более открытым областям, где может быть обнаружена декогеренция.
|
|
|
|
“Это означает, что если квантовая гравитация изменяет колебания нейтрино, то она делает это с интенсивностью ниже текущих пределов чувствительности”, - сказал Лессинг.
|
|
|
|
Поскольку квантовая гравитация в настоящее время не поддается прямому обнаружению, ученые продолжают исследовать декогеренцию нейтрино как один из немногих вариантов для изучения квантового эффекта. Открытие нейтринных осцилляций было одним из первых шагов за пределы Стандартной модели, и их декогеренция потенциально может привести к полному, единому пониманию Вселенной на всех уровнях.
|
|
|
|
“Обнаружение декогеренции нейтрино было бы большим достижением”, - заключил Лессинг.“Интерес к этой теме растет. Люди, исследующие квантовую гравитацию, просто очень заинтересованы в этом, потому что, вероятно, вы не смогли бы объяснить декогеренцию чем-то другим”.
|
|
|
|
Источник
|
