08.02.2019
Редакция Naked Science
493

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.
Вчера, 17:08
Александр Березин

КНР выпустила демографические данные за прошлый год, и они показали необычайно резкое сокращение рождаемости. Более ранний прогноз о двукратном падении численности китайцев в этом столетии начинает приобретать конкретные очертания.

Вчера, 21:16
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

Вчера, 11:00
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

Вчера, 11:00
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Вчера, 17:08
Александр Березин

КНР выпустила демографические данные за прошлый год, и они показали необычайно резкое сокращение рождаемости. Более ранний прогноз о двукратном падении численности китайцев в этом столетии начинает приобретать конкретные очертания.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

19.12.2021
Александр Речкин

Корпорация Илона Маска с 2012 года разрабатывает космический корабль, который может изменить правила игры в космической отрасли. Starship, как его называют, должен стать многоразовой транспортной системой, способной доставить на Красную планету до 100 человек за раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: