У Всесвіті є приховані виміри: виявити допоможе 1300-кілометровий пристрій

Новий пристрій під назвою DUNE, який зараз будують, буде розташований під землею і являтиме собою детектор нейтрино довжиною 1300 км. Він буде розташований між штатами Іллінойс і південна Дакота в США. З його допомогою фізики пропонують виявити приховані додаткові виміри у Всесвіті, які можуть впливати на фізику знайомого нам тривимірного світу, за допомогою вивчення змін у поведінці нейтрино. Дослідження опубліковано в журналі Journal of High Energy Physics, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Нейтрино є одними з найбільш невловимих частинок у Всесвіті, а тому їх називають примарними частинками. Існує три відомі типи нейтрино: мюонне, електронне і тау-нейтрино. Кожен тип нейтрино має масу, яка в мільярди разів менша за масу електрона. Відомо, що нейтрино можуть під час переміщення в просторі без взаємодії з іншими частинками переходити з одного типу в інший. Ці зміни називаються осциляціями нейтрино.

Новий підземний пристрій DUNE якраз вивчатиме осциляції нейтрино, які створюватиме прискорювач частинок, а їхню поведінку спостерігатимуть за допомогою детектора довжиною 1300 км. Спочатку створені мюонні нейтрино, пройшовши через детектор, повинні перетворитися на електронні і тау-нейтрино, вважають фізики.

Спостерігаючи за тим, як розвиваються різні типи нейтрино під час подорожі, вчені сподіваються розгадати кілька фундаментальних запитань у фізиці нейтрино, як-от розподіл мас нейтрино, точні параметри, які керують осциляціями, і роль, яку нейтрино могли зіграти в створенні дисбалансу матерії та антиматерії у Всесвіті.

Автори нового дослідження вважають, що загадкову поведінку нейтрино можна пояснити існуванням прихованих додаткових просторових вимірів, які виходять за рамки знайомого нам тривимірного світу.

Теорія великих додаткових вимірів, запропонована в 1998 році, припускає, що наш тривимірний простір вбудований у більш багатовимірну структуру з чотирьох або більше вимірів. Основною мотивацією цієї теорії є вивчення того, чому гравітація значно слабша за інші фундаментальні сили Всесвіту. Крім того, теорія великих додаткових вимірів пропонує потенційне пояснення походження крихітних мас нейтрино, явища, яке залишається нез'ясовним у рамках Стандартної моделі фізики елементарних частинок.

За словами фізиків, якщо існують додаткові вимірювання, вони можуть змінювати осциляції нейтрино таким чином, що це зможе виявити детектор DUNE.

Ефекти додаткового вимірювання визначаються насамперед його розміром. Ця залежність дає можливість досліджувати наявність таких вимірів, аналізуючи, як нейтрино взаємодіють з матерією всередині детектора. Додатковий вимір впливає на осциляції нейтрино, що може дати цінні підказки про його потенційне існування і властивості, як показало моделювання. Воно показало, що DUNE зможе виявити додатковий вимір, якщо його розмір становить близько половини мікрона, тобто однієї мільйонної метра.

DUNE наразі перебуває на стадії розроблення і, як очікується, почне збирати дані приблизно у 2030 році. Фізики вважають, що об'єднання даних DUNE з даними, отриманими в результаті спостережень за космосом, допоможуть краще зрозуміти властивості додаткових вимірів, які повинні існувати.

Як уже писав Фокус, фізики виявили нові квантові частинки з несподіваною поведінкою. Нові частинки поводяться як гібрид ферміонів і бозонів. Це відкриття розширює розуміння квантової фізики.