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

Могат ли загадките на ядрото на атома да разклатят Стандартния модел? Отговаря проф. Пиетрала

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 17 юли 2019 в 08:3528210

Миналият месец проф. Норберт Пиетрала бе удостоен с почетното звание „доктор хонорис кауза“ на Софийския университет „Св. Климент Охридски“ за приноса му в дългогодишната съвместна научна работа с български учени и за високите му научни постижения в областта на експерименталната ядрената физика.

Екипът на НаукаOFFNews зададе няколко въпроса на проф. Пиетрала, на които той бе любезен да отговори пространно и задълбочено.

НаукаOFFNews:  Вие сте ядрен физик. Кои са загадките на ядрото на атома, които могат да разклатят Стандартния модел на елементарните частици? Разкажете възможно ли е да има пробив и какви може да са новите резултати?

Съществуват данни най-вече от астрономическите наблюдения, че би трябвало да има нещо отвъд Стандартния модел, например частици тъмна материя, дори тъмна енергия, за които знаем от изкривяването на пространство-времето. Но ако искаме да видим физиката отвъд Стандартния модел, трябва да използваме ядрото като обект за изследване, като квантова лаборатория.

Нека дам пример. Знаем, че някои ядра са стабилни срещу радиоактивно разпадане, единичният бета разпад, но са нестабилни при друг процес, двойния бета разпад. Обикновено при двоен бета разпад два протона се превръщат в два неутрона, два позитрона и две частици електронно неутрино (или два неутрона се превръщат в два протона, два електрона и две частици електронно антинеутрино, бел. ред.).

Това е процес от Стандартния модел. Има теории, още непотвърдени, според които неутриното може да е майорана частица, която не е заредена, и може да бъде едновременно с това и своята античастица. Ако това е вярно, е възможно двойният бета разпад да се случи в ядрото, без да се излъчи неутрино, т.нар. безнеутринов двоен бета разпад (вж „Мамо, от къде идва масата на майорана неутриното?”)

Файнманови диаграми на нормален процес на двоен бета разпад (вляво) и същият процес, ако  неутриното е собствената си античастица. Източник: warwick.ac.uk

В опита си да „видят” този процес, физиците наблюдават излъчената енергия (под формата на топлина) по време на радиоактивното разпадане на изотоп на телур. Ако се появи безнеутринен двоен бета разпад, ще има връх при определено енергийно ниво.

Това би бил процес отвъд познатото ни досега и има няколко експеримента, търсещи такъв безнеутринов двоен бета разпад (вж „Странното неутрино все още не може да обясни загадката на материята”). Важното е, че в началното състояние в ядрото има два протона, а в крайното тези два протона са превърнати в неутрони плюс два лептона, двата позитрона или антилептони, без неутрино (които също са лептони, бел. ред.), така че са получени лептони или антилептони от нищото (в другия случай два неутрона се превръщат в протони, електрони и липсва антинеутрино, бел. ред.).

Така че това е процес на лептогенезис (образуване на лептони), докато Стандартния модел предполага, че броят на лептоните е постоянен във Вселената, ако от броя на частиците лептони се извади броя на античастиците лептони. Така от енергия може да се създаде двойка, позитрон и електрон и накрая тоталният брой лептони няма да се промени. Но ако при тези процеси няма неутрино или антинеутрино, тогава бихте създали два електрона или два позитрона, тоест сте създали лептони от нищото, където не е имало лептони преди това и това е процес на лептогенезис, който не се подчинява на Стандартния модел.

Ако това се засече при радиоактивното разпадане на ядрата, тогава това ще бъде голяма стъпка и би довела до нещо извън нашето познание днес и би променило виждането ни за света. Така че мисля, че физиката на структурата на ядрото и процесът на радиоактивен разпад е много важен за това, как гледаме на света, тоест Стандартният модел, но досега нищо подобно не е наблюдавано.

Стандартният модел на елементарните частици. Съдържание:

Фермиони:

  • Кварки - горен кварк, долен кварк, чаровен кварк, странен кварк, върховен кварк, дънен кварк
  • Лептони - електронно неутрино, електрон, мюонно неутрино, мюон, тау-неутрино, тау-лептон

Бозони:

  • Калибровъчни бозони - глуон, W и Z бозони, фотон
  • Други бозони - бозон на Хигс, гравитон (извън Стандартния модел)
атоми ядра електрони кваркиИлюстрация:wikipedia

Експериментите стават все по-чувствителни, но няма и следа от безнеутринов двоен бета разпад до момента.

Но трябва да кажа, че структурата на ядрото също е много важна, защото ако искат да извлекат масите на [трите вида] неутрино от тези процеси, те биха позволили и на учените да измерят масата на неутриното.

За да стане това, трябва да са известни т. нар. елементи на ядрената матрица, за да се случи този бета разпад, а този елемент на ядрената матрица трябва да се изчисли, така че са нужни много добре проверени теории за ядрената структура, за да се разчита на теоретично изчислен нуклеометричен елемент който е нужен, за да се измери масата на неутрино.

Това значи, че за да се тестват ядрени модели трябва прецизни експерименти, каквито правим с нашите опити за да се гарантира ядрения модел. (вж „Как учените ще измерят масата на неутриното”, „Нобелови награди 2015: Най-голямата награда за най-малката частица”, „Неутриното е толкова леко, защото някой прекалено тежък е седнал от другата страна на люлката (видео)”,)


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
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.