Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Российские ученые предложили решение «мюонной загадки» в физике высоких энергий
Физики предложили объяснение тому, что экспериментальные данные по количеству мюонов — неустойчивых элементарных частиц — в атмосфере не соответствуют расчетам. Эти частицы формируются в результате взаимодействия высокоэнергетичных космических лучей с атмосферой Земли. Ученые предположили, что причиной ошибок в теоретических расчетах может быть недооценка энергии таких лучей. Эта энергия обычно рассчитывалась по правилам и формулам общепризнанной Стандартной модели, описывающей взаимодействие всех элементарных частиц. Оказалось, что эффекты новой физики при высоких энергиях делают оценку энергии космических лучей существенно смещенной, что приводит к неправильному ожидаемому числу мюонов.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Review D. На Землю из космоса постоянно прилетают элементарные частицы с огромной энергией, называемые космическими лучами. Попадая в атмосферу, они сталкиваются с веществом воздуха, порождая большое количество вторичных частиц (протонов, нейтронов, пионов и других). Те, в свою очередь, продолжают взаимодействовать или распадаться, давая начало новым поколениям частиц. В результате развивается так называемый широкий атмосферный ливень — лавина частиц, которые можно зарегистрировать на поверхности Земли с помощью детекторов.
При этом продукты широкого атмосферного ливня — частицы, достигшие поверхности Земли, — несут информацию обо всех реакциях, которые происходили до момента их образования в верхних слоях атмосферы. Поэтому с их помощью можно изучать свойства и особенности распространения космических лучей, а также законы физики элементарных частиц при высоких энергиях. Однако исследователи столкнулись с так называемой «мюонной загадкой» — ситуацией, когда земные детекторы фиксируют в атмосфере намного больше одних из продуктов широких атмосферных ливней — мюонов, — чем предсказывают компьютерные симуляции.
Ученые из Института ядерных исследований РАН (Москва) и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) заметили, что энергию первичных частиц в составе космических лучей экспериментаторы рассчитывают по числу электронов на Земле. Авторы предположили, что такой подход может привести к неправильным оценкам. Так, если энергия первичной частицы оказывается недооцененной (когда расчетные значения ниже настоящих), следует ожидать, что в реальности и число порождаемых ею мюонов в атмосфере будет больше. Вероятно, как раз это и видят современные установки на практике.
«Энергия первичной частицы может оказаться недооцененной потому, что физика на масштабах самых высокоэнергетичных космических лучей отклоняется от предсказаний Специальной теории относительности. То есть стандартные методы расчетов с общепринятыми соотношениями между энергией и импульсом частиц восстанавливают энергию неправильно. Поэтому мы предположили, что нужно скорректировать это соотношение в случае высокоэнергетических потоков частиц», — поясняет участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Андрей Шарофеев, аспирант МГУ, стажер-исследователь ИЯИ РАН.
Чтобы проверить эту гипотезу, физики математически смоделировали развитие широких атмосферных ливней с учетом нового — модифицированного для высоких энергий — соотношения между энергией и импульсом. Оказалось, что в этом случае удается практически разрешить «мюонную загадку»: смоделированная величина эффекта от недооценки энергии сходится с той, что измерена в экспериментах по изучению широких атмосферных ливней.
«Несмотря на то, что речь идет о физике на совершенно невероятных по меркам лабораторного эксперимента масштабах энергии, сценарий, который мы предлагаем, можно явно проверить. Если измерить на установке спектр мюонов и сверить его с моделированием, в котором учитывается бóльшая энергия первичной частицы, мы должны получить точное сходство. А вот если сходства не обнаружится — то, увы, наше изящное объяснение окажется все-таки неправильным», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Николай Мартыненко, аспирант МГУ, стажер-исследователь ИЯИ РАН.
Telegram 
Дзен 
VK Амфибии страдают от отдельных видов смертельно опасных заболеваний, среди которых выделяются грибковые инфекции. Ученые выяснили, что торговля лягушками из Бразилии, часто бывшими носителями местного вида грибка, привела к его глобальному распространению.
Повторное изучение окаменелости галлюцигении, впервые описанной в 1970-х годах, помогло палеонтологам больше узнать о рационе этого древнего существа. Ответ на вопрос о питании нашли не в ее останках, а на теле предполагаемой добычи.
Ученые доказали существование топологических состояний материи там, где ранее это считалось невозможным из-за разрушения привычных свойств частиц. Оказалось, даже в условиях квантового хаоса могут спонтанно возникать структуры, устойчивые к внешним возмущениям. Для этого пришлось пересмотреть фундаментальное определение топологии, отделив его от классического поведения электронов.
Повторное изучение окаменелости галлюцигении, впервые описанной в 1970-х годах, помогло палеонтологам больше узнать о рационе этого древнего существа. Ответ на вопрос о питании нашли не в ее останках, а на теле предполагаемой добычи.
Международная научная группа при участии МФТИ разработала композитный гель-полимерный электролит для аккумуляторов. Этот материал позволит создать безопасные высокомощные батареи, что важно для электромобилей, гаджетов и систем хранения энергии.
Амфибии страдают от отдельных видов смертельно опасных заболеваний, среди которых выделяются грибковые инфекции. Ученые выяснили, что торговля лягушками из Бразилии, часто бывшими носителями местного вида грибка, привела к его глобальному распространению.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Ученые задались вопросом: почему два расположенных по соседству спутника Юпитера такие разные, ведь на Ио повсеместно извергаются вулканы, а Европа полностью покрыта многокилометровой коркой льда. Есть версия, что Ио когда-то тоже была богата водой, но по итогам недавнего исследования это сочли неправдоподобным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно