Следы распада протона предложили искать в недрах Луны
Группа физиков из Италии представила новую концепцию поиска признаков распада протона. Исследователи предложили пробурить на Луне скважину глубиной пять километров и безопасно извлечь оттуда образцы породы, сохраняющие следы этого события. Если идею ученых притворят в жизнь и миссия окажется успешной, открытие поможет объединить противоречащие физические теории.
Современная физика основывается на так называемой Стандартной модели. Она описывает электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия всех известных элементарных частиц. Эта модель хорошо согласуется с большинством экспериментов и дает верные и точные предсказания, которые проверены уже не раз. Однако у нее есть недостатки: модель предлагает далеко не полную картину физического мира. В частности, она не способна объединить квантовую механику с теорией относительности Альберта Эйнштейна, описывающей четвертое фундаментальное взаимодействие — гравитацию.
Так, например, согласно Стандартной модели, протон — одна из трех элементарных частиц (еще нейтрон и электрон), из которых построено обычное вещество — должен оставаться стабильным и иметь бесконечное время жизни. Иные же физические теории, наоборот, гласят, что протон должен распадаться на другие частицы, хотя и редко.
Правда, распад протона — пока что гипотеза. На Земле такое явление до сих пор не наблюдали, то есть экспериментально не подтвердили. Если бы ученые нашли доказательства распада протона, противоречащие друг другу физические теории можно было бы объединить в одну — Теорию Великого объединения.
Команда физиков из Италии под руководством Патрика Стенгеля (Patrick Stengel) из Национального института ядерной физики в Ферраре рассказала о своем варианте решения этой проблемы. Ученые предложили искать признаки распада протонов по микроскопическим дефектам в кристаллической структуре материала, которые вызывают заряженные каоны — мезоны, состоящие из антикварка и кварка.
Каоны рождаются в протон-протонных и протон-ядерных соударениях при больших энергиях первичных протонов. Иными словами, по активности этих мезонов можно отследить распад протона. По мнению ученых, такие изыскания следует вести не на Земле, а в недрах Луны, в плотных древних породах, способных удерживать следы заряженных частиц.
В статье, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv, ученые отметили, что плотная лунная порода может сохранять свидетельства распада протона в виде химических изменений в минеральном составе. В качестве примера Стенгель и его коллеги привели оливин — один из основных минералов лунного реголита. Компьютерное моделирование показало, что в образце оливина, извлеченного из недр Луны, возрастом миллиард лет, должно содержаться пять каонов на килограмм материала.
Исследователи подсчитали, что признаки распада протона должны сохраняться в недрах естественного спутника нашей планеты, на глубине как минимум пяти километров. Такой глубины достаточно, чтобы следы этого события нельзя было спутать с похожими реакциями, вызванными высокоэнергетическими нейтрино.
На Земле нейтрино зачастую образуются во время попадания космических лучей в атмосферу. Столкновения космических лучей, состоящих в основном из протонов, с атомами воздуха рождает заряженные пионы, которые распадаются среди прочего на высокоэнергетические мюонные нейтрино. На Луне нет атмосферы, значит, воздействия такого рода событий на ее недра происходят крайне редко (за исключением космических нейтрино).
Чтобы получить необходимые образцы, авторы нового исследования предложили отправить на Луну мощный бур. Затем извлеченную породу проанализирует система, которая будет применять передовые методы микроскопии. Доставка образцов на Землю бессмысленна, поскольку транспортировка может привести к загрязнению образцов космическими лучами. Поэтому ученые предложили изучать их прямо на месте.
У концепции Стенгеля и его команды есть плюсы и минусы. К плюсам, бесспорно, относится компактность. Вместо громоздких (весом в тысячи тонн) и дорогих (сотни миллионов долларов) детекторов, которыми ученые пользуются на Земле, вроде японского «Супер-Камиоканде», на Луне можно задействовать небольшие и относительно дешевые установки. Даже с учетом отправки на естественный спутник это может быть гораздо выгоднее.
Кроме того, на Луне для поиска следов распада протона можно работать с совсем крошечными образцами, причем на их исследование будет уходить мало времени. На нашей планете это осуществить невозможно: на Земле такие поиски идут с 1973 года. Первую попытку предприняли физики Абдус Салам и Джогеш Пати из Имперского колледжа Лондона.
К минусам следует отнести то, что такого рода проекты сложно воплотить в жизнь. Чего только стоит разработка бура. Люди еще ни разу с помощью роботов не бурили скважины на поверхности другого космического тела. Неизвестно, как подобные установки будут вести себя на той же лунной поверхности и с какими препятствиями они могут столкнуться во время работы.
Поэтому идея команды физиков из Италии выглядит скорее футуристической, для будущего, нежели идей, которую можно воплотить в наше время.
Telegram 
Дзен 
VK 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.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
В 2020-х годах шакалы достигли Архангельской области, а еще раньше колонизировали другие регионы Северной Европы. Авторы новой работы проанализировали перспективы и пришли к выводу о неизбежности многократного расширения их европейского ареала в этом веке. Причем ключевую роль в этом играет человек и его действия.
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.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
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.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
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
Последние комментарии