18 октомври 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Има признаци на огледална вселена, която докосва нашата

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 04 юли 2019 в 00:58130300
Кредит: Pixabay

Нови експерименти разкриват намеци на един свят и реалност, които са пълно отражение на нашите. Този огледален свят може да успее да разреши загадката на липсващата тъмна материя на Вселената.

На пръв поглед всичко изглежда познато. Часовникът тихо трака на стената, автомобилите се движат под прозореца, книгата, която четете, има същите привличащи погледа снимки. Но нещо не е наред. Часовникът върви назад. Автомобилите се движат по грешната страна на пътя. Книгата, която четете, се написана обратно. Всъщност гледате на собственото си отражение.

Да се определи какво е огледална материя е много просто - това е материя, направена от точно същите частици, от които сме направени всички ние, само че отразени в огледало, в което лявата и дясната страна са обърнати.

Според законите на физиката, симетрията е основна характеристика на реалността. Ако отидем на ниво атомна физика, се оказва, че всички атоми, отразени в огледало до голяма степен са едни и същи. 

Теорията на елементарните частици, която е била построена от 60-те години на XX век, и все още е най-съвършеното и най-доброто описание на елементарните частици - Стандартният модел - се оказва несиметричен по отношение на лявото и дясното. Това е открито през 1956 г. от китайско-американските учени Лий и Янг, които за това през 1957 г. получават Нобелова награда. Те откриват, че разпадът на неутроните поражда електрони и неутрино, които по някаква причина се разпределят асиметрично в пространството.(вж „Съществува ли "огледален свят"”). 

Свойствата на огледалната материя

Първо трябва да уточним, че огледалната материя няма нищо общо с антиматерията, при която частиците са също като "обикновените", но с обратен заряд, тоест симетрията е зарядова, а не огледална. В случая учените предполагат, че освен двойките частица-античастица трябва да има и техните огледални аналози - огледална частица и огледална античастица.

Теорията за "огледалната материя" е една от не много популярните научни хипотези, тя се опитва да поправи една от нарушените симетрии на вселената и затова ѝ е нужна огледална материя. Огледалните частици си взаимодействат като обикновените частици, но взаимодействат много слабо с обикновените частици. Техните предполагаеми свойства означават, че се вписват добре като кандидат за тъмна материя, която много слабо взаимодейства с обикновената материя.

Но как можем да проверим дали тази огледална материя съществува?

Има два фантастични експеримента - един в Швейцария, ръководен от професор Клаус Кирх (Klaus Kirch), и един начело с д-р Лия Брусард (Leah Broussard), който скоро ще се проведе в Националната лаборатория Оук Ридж. И двамата изследват съществуването на огледални неутрони.

Ядрата на атомите се състоят от протони и неутрони. Ако неутроните са стабилни вътре в атомното ядро, свободните неутрони се разпадат на протон, електрон и антинеутрино (бета разпад).

Подобно на всички радиоактивни материали и свободните неутрони имат период на полуразпад, T½ - времето, за което половината от група неутрони ще се разпаднат.

Какво е времето на полуразпад на свободен неутрон?

Оказва се, че има два начина, по които можем да измерим периода на полуразпад на неутрон, но резултатите не съвпадат.

Първият метод е известен като метод на снопа (beam method). При този метод сноп неутрони се изстрелва в магнитен протонен "капан". Тъй като неутроните се разпадат на протони и др. частици, преброяването на протоните, уловени от капана, дава колко неутрони са се разпаднали в даден момент. По този метод се получава период на полуразпад на неутрона между 886 и 890 секунди.

Метод на снопа. Източник: Scientific American

Вторият метод е известен като "метод на бутилката" (bottle method). При този експеримент свръхстудени неутрони са поставени в магнитна бутилка и се преброяват неутроните, останали след определен период от време. Полученият по този метод период на полуразпад на неутрона е между 878 и 879 секунди. Според съвременните възгледи на физиката и двата метода трябва да дават едни и същи резултати, но очевидно не е така.

Метод на бутилката. Източник: Scientific American

Разликата от около 10 секунди се приписва на съществуването на огледален неутрон. Методите се различават по това, че при метода на снопа се броят продуктите на разпада (протони), докато при метода на бутилката се броят разпадналите се неутрони.

Възможно е някои неутрони да са се разпаднали в нещо различно от протон, електрон и антинеутрино.

Ако неутроните могат да се трансформират в огледална версия между излъчването и откриването, това може да обясни разликата. Друга възможност е изстудените неутрони в "бутилката" по някакъв начин да съкратят малко по времето на полуразпад в резултат на някаква все още неизвестна физика.

Това свойство да осцилира (да се колебае) в огледална версия вероятно може да се стимулира от присъствието на електромагнитни полета.

Експериментът на екипа на Кирх установява точно това. Те тестват неутронния капан с различни магнитни полета, за да видят дали ще се наблюдават промени в броя на частиците. Данните са събрани и сега се анализират.

Сравняване на резултатите. Източник: Scientific American

Експериментът на Брусард ще тества тази осцилация. Неутронният лъч се изстрелва в мишена, през която неутроните не могат да проникнат. Ако неутроните осцилират (колебаят се между състоянието на обикновена и огледална материя), някои може да успеят да пресекат бариерата и да бъдат открити от другата страна.

„Благодарение на Стандартния модел на физиката на елементарните частици можем да предскажем много точно това, което можем да очакваме да се случи”, коментира неотдавна Брусард в статия за своето изследване. „Имаме страхотен тест за това колко добре разбираме законите на природата. Неутронът е най-простият тип [частица], който може да претърпи радиоактивен бета разпад. Това го прави чудесна система да разберем този процес с отлична точност".

Според Брусард значението на нейния експеримент с неутроните надхвърля възможността за проверка на хипотезата за огледалното вещество. Неутроните могат да помогнат да се тестват границите на сегашния модел на физиката и да се разбере защо има много повече материя от антиматерия.

Резултатите от тези експерименти може да имат сериозни последици за астрофизиката и космологията. Количеството водород и хелий в ранната Вселена зависи в голяма степен от броя на наличните неутрони и протони след Големия взрив. Разликата от 10-15 секунди в неутронния полуразпад ще има измеримо въздействие върху съотношението между ранните водород и хелий. И ако при разпада на неутроните се отделя и някаква частица огледална или тъмна материя, това може да разреши една от най-големите загадки на съвременната физика.

Да се надяваме, че новите прозрения за огледалната материя и/или тъмната материя ще се появят скоро.

Източници:

We've seen signs of a mirror-image universe that is touching our own New Scientist

Two Experiments Might Soon Show If So-Called Mirror Matter Exists, IFLScience

Beam method: A. T. Yue, et al. Improved Determination of the Neutron Lifetime. Phys. Rev. Lett. 111, 222501 (2013) arXiv:1309.2623 [nucl-ex]

Bottle method: A. P. Serebrov, et al. Neutron lifetime measurements using gravitationally trapped ultracold neutrons. Phys. Rev. C 78, 035505 (2008) arXiv:nucl-ex/0702009


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Физика
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.