Черные дыры помогут обнаружить новые частицы — Naked ScienceNaked Science
8 февраля
5 минут
Naked Science
29

Черные дыры помогут обнаружить новые частицы

Ученые считают, что в сигналах гравитационных волн от сливающихся черных дыр можно найти отпечатки гипотетических легчайших частиц.

5c5c4fed3d12c1

Некоторые теории, выходящие за рамки Стандартной модели физики элементарных частиц, предсказывают существование новых, сверхлегких частиц, которые весят намного меньше самых легких из известных частиц. При очень слабом взаимодействии этих частиц с обычным веществом их крайне сложно зарегистрировать на обычных ускорителях частиц и датчиках темной материи. Однако физики Дэниел Бауманн и Хорнг Шэн Чиа из Амстердамского университета, а также Рафаэль Порто из DESY в Гамбурге показали, что такие частицы можно зарегистрировать в сигналах гравитационных волн от слияния черных дыр. Их статья опубликована в журнале Physical Review D.

 

Природа состоит из двух типов частиц: фермионов, из которых сформировано все вещество, и бозонов, переносящих взаимодействия. Сверхлегкие бозоны могут создавать большие конденсаты вокруг быстровращающихся черных дыр в процессе сверхизлучения. Черную дыру с таким бозонным облаком иногда называют «гравитационным атомом», так как ее конфигурация сильно напоминает — пусть и на гораздо большем масштабе — протон-электронную структуру атома водорода. Например, как и электрон в атоме водорода, бозонное облако вокруг черной дыры может находиться в нескольких разных состояниях, каждое из которых будет обладать конкретной энергией.

 

В случае с атомом водорода переходы между этими разными энергетическими уровнями можно спровоцировать, направив лазер на атом. При правильной энергии лазера электрон способен «перепрыгивать» с одного состояния в другое. Схожий эффект может присутствовать и в гравитационном атоме, если он является частью пары сливающихся черных дыр. В этом случае гравитационное влияние второй черной дыры сыграет роль «лазера» и спровоцирует переходы бозонного облака между разными энергетическими уровнями.

 

Не так давно у физиков появилась возможность измерять гравитационные волны — рябь в гравитационном поле, — происходящие при слиянии пары черных дыр в одну. Как показали Бауманн, Чиа и Порто, присутствие переходов между энергетическими уровнями в гипотетическом бозонном облаке должно оставить «отпечаток» в сигналах гравитационных волн, производимых такими сливающимися черными дырами. Наблюдение такого отпечатка стало бы важным испытанием для теорий, предсказывающих сверхлегкие бозонные частицы. Несмотря на то что современные гравитационно-волновые наблюдения пока недостаточно чувствительны для наблюдения такого эффекта, это непременно станет одной из важных целей будущих экспериментов.

Сегодня, 17:51
4 минуты
Мария Азарова

По внешнему виду материал напоминает человеческую кожу.

17 октября
5 минут
Полина Гершберг

Тающие льды приводят к повышению концентрации наиболее токсичной формы опасного металла.

Вчера, 11:28
18 минут
Александр Березин

Мы постоянно вдыхаем и поглощаем куски микропластика, поэтому предложение избавиться от их крупного источника выглядит хорошим. Увы, на деле все не так просто: попробуем показать почему.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.