Когда технологии действительно новые: поиск физики за пределами Стандартной модели

Стандартную модель физики частиц иногда называют «теорией почти всего». Это лучший набор уравнений на сегодняшний день, описывающий фундаментальные частицы Вселенной и то, как они взаимодействуют. Тем не менее у этой теории есть бреши. Она не дает адекватного объяснения гравитации, не может объяснить асимметрию материи и антиматерии в юной Вселенной; частицы темной материи или темная энергия для нее вообще не существует.

Теперь у ученых есть новый инструмент, который поможет в поисках физики за пределами хорошей, но неполной Стандартной модели. Международная команда ученых разработала и испытала магнитный экран, который впервые сможет создать чрезвычайно низкое магнитное поле в большом объеме. Это устройство обеспечивает магнитное экранирование в 10 раз лучше, чем любые предыдущие экраны. Его рекордная производительность позволит ученым измерять определенные свойства фундаментальных частиц с высоким уровнем точности — а это, в свою очередь, может выявить доселе скрытую физику и направить их в сторону поиска новых частиц.

Работа, описывающая новый магнитный экран, появилась в Journal of Applied Physics.

Высокоточные измерения являются одним из трех пределов, затрудняющих поиск физики за пределами Стандартной модели, говорит Тобиас Линс, работавший над новым магнитным экраном в исследовательской лаборатории Питера Фирлингера в Техническом университете Мюнхена в Германии. Точные измерения дополняют другие методы поиска новой физики, включая сталкивание частиц в коллайдере с целью производства новых, высокоэнергетических частиц, и вглядывание в космос с целью уловить сигналы юной Вселенной.

«Точные эксперименты могут исследовать природы в энергетических рамках, которые недоступны на текущем и следующем поколении экспериментов с использованием коллайдеров», — говорит Линс. Это потому, что существование экзотических новых частиц может незначительно изменять свойства уже известных частиц. Крошечные отклонения от ожидаемых параметров могут означать еще неоткрытые фундаментальные частицы в «зоопарке частиц».

Строительство экрана

Ученые построили новый экран из нескольких слоев специального состава, состоящего из никеля и железа, который имеет высокую степень магнитной проницаемости — то есть может выступать как губка, впитывая и перенаправляя магнитное поле, вроде собственного магнитного поля Земли или полей, генерируемых оборудованием, вроде двигателей и трансформаторов.

«Этот аппарат можно сравнить с кубовидной русской матрешкой, — говорит Линс. — Подобно матрешкам, большинство слоев можно использовать отдельно, и чем больше слоев, тем выше защита внутренней части».

Большой прорыв команды заключается в глубоком численном моделировании расположения точно изготовленных намагничиваемых сплавов, в результате чего существенно оптимизированы детали конструкции, вроде толщины, соединений и расстояния между слоями.

Материалы в магнитных экранах изменяют свою намагниченность из-за воздействий внешней среды, вроде перепадов температур и вибраций, вызываемых проходящими автомобилями, и эти сдвиги могут проникать внутрь экрана. Более тонкие листы в новой конструкции позволили лучше сбалансировать магнитное поле в металле, в результате чего появилось самое маленькое и однородное поле в пределах экранируемого пространства, обходящее даже нормальное магнитное поле межзвездной среды.

Новые эксперименты не за горами

В планах ученых — использовать новый магнитный щит в эксперименте, чтобы проверить пределы распределения зарядов (так называемый электрический дипольный момент) на изотопе ксенона. ЭДМ, которое будет выше предсказанного Стандартной моделью, может сигнализировать о существовании новой частицы, масса которой будет напрямую зависеть от величины, на которую ЭДМ отклонился от ожидаемой величины.

Также ученые хотят использовать модифицированный детектор SQUID — который может обнаруживать тончайшие магнитные поля — для поиска давно предполагаемых, но никогда не обнаруженных магнитных монополей. В магнетически тихом пространстве внутри экрана монополь, проходящий через SQUID, может произвести магнитное поле выше уровня фонового шума, говорит Линс.


commnetКомментарии

Пожалуйста, войдите / зарегистрируйтесь
или авторизируйтесь через любую соц. сеть, чтобы оставить комментарий.


Похожие новости
Будет ли у нас когда-нибудь «теория всего»? 12 апр. 2015 г.

Будет ли у нас когда-нибудь «теория всего»?

Физики хотят найти единую теорию, которая описывает всю Вселенную, но для этого им придется решить сложнейшие проблемы в науке. Недавно вышедший фильм «Теория всего» рассказывает историю Стивена Хокинга, который стал всемирно известным физиком вопреки...

дальше...

«Жуткое квантовое действие» может удерживать Вселенную от распада 14 мая 2015 г.

«Жуткое квантовое действие» может удерживать Вселенную от распада

Брайан Свингл был аспирантом, изучал физику веществ в Массачусетском технологическом институте, когда вдруг решил взять несколько уроков в теории струн, чтобы подкрепить свое образование — как он вспоминает, «потому что почему бы и нет?» — хотя никогда...

дальше...

Можно ли выявить параллельную Вселенную на квантовом уровне? 12 июня 2015 г.

Можно ли выявить параллельную Вселенную на квантовом уровне?

Может ли странное поведение квантовых частиц указывать на существование других параллельных вселенных? Этим вопросом около пяти лет назад задался Билл Пуарье, профессор химии Техасского университета. Правда, тогда Билл не догадывался, что по мере вникания...

дальше...

Спустя сто лет теория гравитации Эйнштейна стала важнейшим делом физиков 09 июля 2015 г.

Спустя сто лет теория гравитации Эйнштейна стала важнейшим делом физиков

Немногие люди в этом мире хорошо ее понимают, но общая теория относительности принесла Эйнштейну славу и звание человека века по версии журнала Time. На конференции струнных теоретиков в Бангалоре на прошлой неделе, которую посетили звезды мира физики...

дальше...

10 научных законов и теорий, которые должен знать каждый 14 февр. 2014 г.

10 научных законов и теорий, которые должен знать каждый

Ученые с планеты Земля используют массу инструментов, пытаясь описать то, как работает природа и вселенная в целом. Что они приходят к законам и теориям. В чем разница? Научный закон можно зачастую свести к математическому утверждению, вроде E = mc?...

дальше...

Открытие новой частицы улучшит наше понимание фундаментальных сил природы 13 окт. 2014 г.

Открытие новой частицы улучшит наше понимание фундаментальных сил природы

Открытие новой частицы учеными из Университета Уорвика поможет нам более глубоко понять сильное взаимодействие, фундаментальную силу природы, найденную в протонах в ядре атома. Новый тип мезона, Ds3* (2860)?, был обнаружен при анализе данных, собранных...

дальше...

Новая теория убедительно объединила ход времени и квантовую запутанность 03 мая 2014 г.

Новая теория убедительно объединила ход времени и квантовую запутанность

Кофе остывает, здания рушатся, яйца бьются, а звезды выдыхаются во Вселенной, которой, кажется, суждено деградировать в состояние равномерной серости, известной как тепловое равновесие. Астроном-философ сэр Артур Эддингтон в 1927 году привел постепенное...

дальше...

Физикам удалось обойти принцип неопределенности 09 авг. 2014 г.

Физикам удалось обойти принцип неопределенности

Квантовая механика накладывает ограничение на то, что мы можем знать о субатомных частицах. Если физики измеряют положение частицы, они не могут измерить ее импульс, так гласит теория. Однако в ходе нового эксперимента, как сообщает ScientificAmerican...

дальше...

Последние новости

Новости на сегодня 21 окт. 2019 г.