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 Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
Может ли человек или другое животное воспользоваться преимуществами сна, не смыкая глаз? Этим вопросом задалась команда американских нейробиологов. Они провели эксперимент на грызунах и выяснили, что «включения и выключения» нейронной активности в коре бодрствующих мышей позволяют вызвать некоторые эффекты, аналогичные тем, которые появляются во время фазы медленного сна. Более того, такой подход помог добиться улучшения памяти. Теперь ученые хотят повторить эксперимент на людях.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Тысячу лет назад колоссальный степной пояс от Амура до Дуная назывался Великой степью. На Руси его знали как Дикую степь. В этом краю жили кочевники, и среди них — хищная птица сокол-балобан. Сейчас цельной трансконтинентальной популяции балобана больше нет. Небольшой европейский островок уцелел в Венгрии, Австрии и в Крыму. Есть популяция в Казахстане, Монголии и Китае. В России сокол-балобан, помимо Крыма, живет в горах Южной Сибири. И выживание этой популяции, как и всего вида, под угрозой. Как живет эта птица и как ей помогают в нашей стране? Зачем в Хакасии посреди «нигде» построили огромный облёточник? Буквально сегодня в него уже доставили первую партию птиц.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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