Физики впервые создали интенсивный пучок мюония
Не все элементарные частицы одинаковы. Хотя и электрон, и мюон отрицательно заряжены, первый точно подчиняется гравитации, а на втором ученые еще не проводили экспериментов. Из-за короткого времени жизни мюона работать с ним сложно, но физики придумали способ.
Физики делят все элементарные частицы на несколько поколений в рамках Стандартной модели. В каждом поколении есть нейтральная частица, отрицательно заряженная частица и два кварка с зарядами −1/3 и +2/3. Первое поколение образует обычные атомы: d-кварк и u-кварк формируют протоны и нейтроны, электронную оболочку составляют электроны, к этому же поколению относят электронное нейтрино.
Частицы следующих поколений отличаются от первого квантовым ароматом и массой, они значительно тяжелее. Относящийся ко второму поколению отрицательно заряженный мюон в 207 раз тяжелее электрона, своего брата из первого поколения.
Вместе с первым поколением эти дополнительные частицы формируют экзотические атомы и состояния. Например, мюоний — экзотическую систему, похожую на атом водорода. Ядром такого атома служит антимюон, электронная оболочка состоит из одного электрона. Антимюон, он же положительный мюон — античастица мюона (отрицательного мюона), а значит, заряжен положительно и может служить ядром. Мюоний даже может образовывать короткоживущие химические соединения — хлорид мюония и мюонид натрия.
У ученых нет полного понимания, почему вообще существуют второе и третье поколения элементарных частиц. Более того, не изучено, повторяют ли все поколения поведение первого в контексте гравитации — падают ли они все с одинаковым ускорением, если находятся в одной точке. Такое соответствие между гравитационной и инерционной массой лежит в основе теории гравитации Эйнштейна.
Физики из Института Пауля Шеррера (Швейцария) значительно продвинулись в изучении этого вопроса. Они сформировали на ускорителе первый подходящий для точных измерений пучок мюония. Статья об этом опубликована в журнале Nature Physics.
Исследователи создают мюоний в ускорителях. Обычно эти экзотические атомы разлетаются в разные стороны с разной скоростью и распадаются в среднем за 2,2 микросекунды. Такие объекты не подходили для точных исследований.
Чтобы создать долгоживущий пучок из летящих почти параллельно в одну сторону с одной скоростью атомов, ученые задействовали атомную пушку из сверхтекучего гелия. Охлажденный примерно до минус 273 градусов Цельсия гелий становится квантовой жидкостью, которая выталкивает из себя все инородные объекты. Физики использовали это свойство для формирования пучка.
Ученые бомбардировали тонкий слой сверхтекучего гелия положительными мюонами. Антимюоны захватывали из гелия свободные электроны и формировали атомы мюония с положительным химическим потенциалом. После этого квантовая жидкость выталкивала из себя образовавшееся инородное тело, на границе химический потенциал трансформировался в кинетическую энергию, и жидкость выталкивала атомы мюония перпендикулярно поверхности.
Мощный и яркий источник мюонов в сочетании со сверхтекучим гелием способен генерировать приблизительно 105 атомов мюония в секунду. Их большое количество компенсирует малое время жизни.
В будущем с помощью такого пучка физики будут измерять гравитационные взаимодействия мюона. Поскольку этот атом нейтрален, ученые смогут работать именно с гравитационным взаимодействием, не делая поправок на электромагнитное. Если мюон поведет себя не так, как электрон, это может повлиять на физику за пределами Стандартной модели.
Telegram 
Дзен 
VK Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) по исследованию Меркурия началась в 2018 году. На видео, созданном из кадров с бортовых камер, можно проследить восьмилетний путь зонда BepiColombo.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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
Последние комментарии