Черные дыры помогут обнаружить новые частицы — Naked Science
5 минут
Редакция

Черные дыры помогут обнаружить новые частицы

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

5c5c4fed3d12c1
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
4 часа назад
6 минут
Василий Парфенов

Вопрос разработки способов запасания электричества в XXI веке встал невероятно остро — ученые со всего мира ломают голову над тем, как сделать батареи более емкими. Армейская исследовательская лаборатория США добилась успехов в создании тончайших антисегнетоэлектрических пленок из гафната свинца. Это сложное в получении соединение обладает большим потенциалом к применению в аккумуляторах и электрических вентилях.

Вчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

Вчера, 18:35
4 минуты
Ольга Иванова

NASA смоделировало ситуацию, при которой нашей планете угрожает крупное небесное тело, и выяснило, как много времени понадобится землянам, чтобы предотвратить катастрофу. Спойлер: мы все умрем.

11 мая
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

12 мая
7 минут
Мария Азарова

Исследователи впервые показали присутствие коронавируса в ткани полового члена спустя как минимум полгода с момента заражения. Судя по всему, распространенная у пациентов с Covid-19 дисфункция эндотелиальных клеток может приводить и к развитию импотенции.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: