Во Вселенной есть скрытые измерения: обнаружить поможет 1300-километровое устройство

Новое устройство под названием DUNE, которое сейчас строится, будет находиться под землей и представлять собой детектор нейтрино длиной 1300 км. Он будет расположен между штатами Иллинойс и южная Дакота в США. С его помощью физики предлагают обнаружить скрытые дополнительные измерения во Вселенной, которые могут влиять на физику знакомого нам трехмерного мира, с помощью изучения изменений в поведении нейтрино. Исследование опубликовано в журнале Journal of High Energy Physics, пишет Live Science.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Нейтрино являются одними из самых неуловимых частиц во Вселенной, а потому их называют призрачными частицами. Существует три известных типа нейтрино: мюонное, электронное и тау-нейтрино. Каждый тип нейтрино имеет массу, которая в миллиарды раз меньше массы электрона. Известно, что нейтрино могут во время перемещения в пространстве без взаимодействия с другими частицами переходить из одного типа в другой. Эти изменения называются осцилляциями нейтрино.

Новое подземное устройство DUNE будут как раз изучать осцилляции нейтрино, которые будет создавать ускоритель частиц и их поведение будет наблюдаться с помощью детектора длиной 1300 км. Изначально созданные мюонные нейтрино, пройдя через детектор, должны превратиться в электронные и тау-нейтрино, считают физики.

Наблюдая за тем, как развиваются различные типы нейтрино во время путешествия, ученые надеются разгадать несколько фундаментальных вопросов в физике нейтрино, таких как распределение масс нейтрино, точные параметры, управляющие осцилляциями, и роль, которую нейтрино могли сыграть в создании дисбаланса материи и антиматерии во Вселенной.

Авторы нового исследования считают, что загадочное поведение нейтрино можно объяснить существованием скрытых дополнительных пространственных измерений, которые выходят за рамки знакомого нам трехмерного мира.

Теория больших дополнительных измерений, предложенная в 1998 году, предполагает, что наше трехмерное пространство встроено в более многомерную структуру из четырех или более измерений. Основной мотивацией этой теории является изучение того, почему гравитация значительно слабее других фундаментальных сил Вселенной. Кроме того, теория больших дополнительных измерений предлагает потенциальное объяснение происхождения крошечных масс нейтрино, явления, которое остается необъяснимым в рамках Стандартной модели физики элементарных частиц.

По словам физиков, если существуют дополнительные измерения, они могут изменять осцилляции нейтрино таким образом, что это сможет обнаружить детектор DUNE.

Эффекты дополнительного измерения определяются в первую очередь его размером. Эта зависимость дает возможность исследовать наличие таких измерений, анализируя, как нейтрино взаимодействуют с материей внутри детектора. Дополнительное измерение влияет на осцилляции нейтрино, что может дать ценные подсказки о его потенциальном существовании и свойствах, как показало моделирование. Оно показало, что DUNE сможет обнаружить дополнительное измерение, если его размер составляет около половины микрона, то есть одной миллионной метра.

DUNE в настоящее время находится в стадии разработки и, как ожидается, начнет сбор данных примерно в 2030 году. Физики считают, что объединение данных DUNE с данными полученными в результате наблюдений за космосом помогут лучше понять свойства дополнительных измерений, которые должны существовать.

Как уже писал Фокус, физики обнаружили новые квантовые частицы с неожиданным поведением. Новые частицы ведут себя как гибрид фермионов и бозонов. Данное открытие расширяет понимание квантовой физики.