• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
6995
Рубрика: Вселенная
Раздел: Физика

Увидеть, услышать, узнать Вселенную

В последние десятилетия исследования в физике элементарных частиц ознаменовались триумфом так называемой Стандартной модели – объединенной теории электромагнитного и слабого взаимодействий, которая выдержала многочисленные и с годами все более точные экспериментальные проверки. Недавнее открытие бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе стало очередной яркой демонстрацией мощи этой теории. В свою очередь, сильные взаимодействия прекрасно описываются квантовой хромодинамикой, и проблемой является лишь проведение расчетов в рамках этой теории при низких энергиях. К сожалению, до сих пор не существует квантовой теории гравитационного взаимодействия, как впрочем нет и экспериментально наблюдаемых эффектов квантовой гравитации. По этой причине существующая теоретическая картина мира неполна и в экспериментах должны наблюдаться отклонения от вычислений в рамках этих моделей, и должны существовать процессы, которые отсутствуют в Стандартной модели и квантовой хромодинамике. Такие явления принято называть Новой физикой. К ним можно отнести: заметное превышение экспериментального значения аномального магнитного момента мюона над теоретическим предсказанием, существование нейтринных осцилляций; проблемы, связанные со спектрами сильновзаимодействующих частиц и характером взаимодействий между ними.

Проект Новосибирского государственного университета, посвященный этой проблематике, или как его еще называют – стратегическая академическая единица (САЕ) «Новая физика» является одной из крупных «жемчужин» научного «ожерелья» университета

В рамках существующих моделей не удается объяснить экспериментально наблюдаемый состав Вселенной: почему она состоит из материи, а антиматерия практически отсутствует, какова природа темной материи и темной энергии.

Поиск в рамках САЕ «Новая физика» ведется параллельно несколькими способами. Заметная часть усилий вкладывается в астрофизику элементарных частиц: это нейтринные эксперименты, поиск темной материи, изучение природы космических лучей и другие исследования. Однако до сих пор основным источником информации по физике элементарных частиц являются эксперименты на ускорителях, в частности на ускорителях со встречными пучками, так называемых коллайдерах.

Схема расположения детекторов ATLAS и CMS на кольце Большого адронного коллайдера. © CERN

Прецизионная проверка Стандартной модели в основном базируется на экспериментах, выполненных на коллайдерах, ускорительных и реакторных источниках нейтрино. При этом из астрофизических наблюдений следует, что известные формы материи, описываемые Стандартной моделью, составляют только около 4 % массы Вселенной, остальные 96 % составляют темная материя (22 %) и темная энергия (74 %). Существование темной материи, состоящей из нерелятивистских частиц неизвестной природы, не вызывает сомнений, но их регистрация является очень сложным делом, и эта задача до сих пор не решена. О свойствах частиц темной материи известно очень мало. Они могут быть как очень тяжелыми – и тогда для их рождения нужно строить коллайдеры с еще более высокой энергией, так и совсем легкими. Например, частицами темной материи могут быть теоретически предсказанные стерильные нейтрино или аксионы. Подходящие кандидаты на роль частиц темной материи есть и среди гипотетических суперсимметричных частиц, которые пытаются обнаружить в экспериментах на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе. В настоящее время ведется несколько экспериментов по прямой регистрации частиц темной материи космического происхождения c помощью подземных детекторов, но их результаты пока противоречивы. Однако детально исследовать и понять природу частиц темной материи...

comments powered by HyperComments