omskmol (omskmol) wrote,
omskmol
omskmol

Открытие физиков из РФ может изменить понимание устройства Вселенной

Российским физикам вместе с учеными из других стран удалось в 2013 году в ходе эксперимента Т2К подтвердить уникальное открытие — превращение одного сорта элементарных частиц нейтрино в другой (нейтринные осцилляции). Это открытие может привести к пересмотру понимания устройства Вселенной. О значении данного открытия для мира науки и о его возможном практическом применении РИА Новости рассказал один из участников исследований, заведующий отделом физики высоких энергий Института ядерных исследования РАН Юрий Куденко.

— Мир физики элементарных частиц сложен для понимания, поэтому давайте начнем нашу беседу с некоторого ликбеза — рассказа о том, как все устроено.


— Мы живем в макромире, это мир больших расстояний и предметов. А современная физика высоких энергий имеет дело с микромиром, с масштабами меньше атома, с расстояниями менее 10-13 см. Эти масштабы трудно себе представить. Мы работаем, например, с протонами, обладающими массой около 1 Гигаэлектронвольт (ГЭВ), что соответствуют 10-24 г – это трудно перевести на обычный язык. Но протон это еще большая частица, которая состоит из более мелких частиц — трех кварков. Из кварков также состоит значительная часть и других элементарных частиц. Эти мелкие частицы в свою очередь обмениваются между собой еще более мелкими частицами – глюонами. Три кварка не могу вылететь из протона, т.е. не могут находиться в свободном состоянии, и скрепляются сильным взаимодействием, переносчиком которого являются глюоны. Следующее взаимодействие — электромагнитное, мы все его хорошо знаем — это электромагнитные волны, свет, оно осуществляется за счет обмена элементарными частицами — фотонами. Третий тип взаимодействия, с которым имеет дело физика микромира, так называемое слабое взаимодействие, в них участвует нейтрино. Нейтрино, нейтральная фундаментальная частица, которая участвует только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Слабое взаимодействие называется так, потому что сила его на несколько порядков меньше, чем у других, и обмен между частицами осуществляется с помощью заряженных бозонов W+ и W- и нейтрального бозона Z0, которые были открыты в 1980-е годы. Все взаимодействия нейтрино и любые слабые процессы, в которых участвует нейтрино, происходят за счет обмена этими тяжелыми частицами, масса которых около 80 ГЭВ, то есть они тяжелее протона в 80 раз.


Слабое взаимодействие частиц интересно тем, что в нем были обнаружены нарушения инвариантности, то есть нарушения независимости (неизменности) физических законов при переходе из нашего мира в зеркальный мир (изменение направления пространственных координат), при изменении направления времени и при замене частиц на античастицы. Другие взаимодействия (сильное, электромагнитное) демонстрируют постоянство физических законов при этих преобразованиях. Процессы, идущие через сильное взаимодействие, ведут себя одинаково и в нашем мире, и в зеркальном мире. Если мы хотим повернуть время, в реальности это трудно представить. Однако в эксперименте полная имитация этого возможна. При этом сильное и электромагнитное взаимодействия будут вести себя одинаково, а процессы с участием слабого взаимодействия будут отличаться. Это уникальная особенность слабого взаимодействия и связана она как раз с нейтрино. Впервые нарушение пространственной четности в слабом взаимодействии наблюдалось в 1956 году в эксперименте по изучению бета-распада поляризованного ядра кобальта-60. С этого фундаментального открытия, кстати, и началась, по моему мнению, современная физика элементарных частиц.

— Каковы особенности нейтрино, что необходимо ученым для изучения столь малых частиц?


— Нейтрино имеет очень маленькое сечение взаимодействия с веществом (нуклоны, электроны, ядра), т.е. вероятность взаимодействия нейтрино, которое налетает на ядро, нуклон, чрезвычайно мала из-за того, что этот процесс идет только через слабое взаимодействие. Таким образом, для регистрации нейтрино необходимы огромные массивные детекторы. Лучше всего помещать такие детекторы под землю, чтобы улучшить фоновые условия эксперимента и отсечь лишние частицы, которые "мешают" регистрации нейтрино. В этом направлении начала развиваться нейтринная физика и ее важнейшая часть, так называемая подземная физика. По этому принципу у нас в стране была в свое время построена Баксанская нейтринная обсерватория, где российские ученые совершили ряд важных открытий в нейтринной физике. Постепенно фронт нейтринных исследований расширялся, и сформировалась "нейтринная индустрия" — большое количество разных экспериментов по всему миру, изучающих свойства нейтрино.

— Открытие осцилляций мюонных нейтрино в электронные нейтрино уникально. Японцы уже назвали его высокопрофессиональным, высочайшим (Uchiage Hanabi) достижением в фундаментальной физике. Как это открытие соотносится со Стандартной моделью взаимодействия элементарных частиц – фундаментальной основой современной физики?

Далее

Tags: Медалисты
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments