Двумя крупнейшими достижениями в области физики за последнее десятилетие являются открытие, что тонкие субатомные частицы, называемые нейтрино, на самом деле имеют небольшую массу, и обнаружение того, что расширение Вселенной действительно набирает скорость.
В настоящее время три физика из Вашингтонского университета предполагают, что два открытия неразрывно связаны между собой одной из самых странных черт Вселенной - темной энергией, которая, по их словам, может быть вызвана ранее нераспознанной субатомной частицей, которую они называют «акселероном».
Темная энергия была незначительной в ранней вселенной, но теперь она составляет около 70 процентов космоса. Понимание этого явления может помочь объяснить, почему однажды, в будущем, вселенная расширится так сильно, что никакие другие звезды или галактики не будут видны на нашем ночном небе, и в конечном итоге это может помочь ученым понять, будет ли продолжаться расширение Вселенной. на неопределенный срок.
В этой новой теории на нейтрино действует новая сила, возникающая в результате их взаимодействия с акселеронами. Темная энергия возникает, когда Вселенная пытается разорвать нейтрино на части, создавая натяжение, подобное натянутому в резиновой полосе, сказала Энн Нельсон, профессор физики UW. Это напряжение питает расширение вселенной, сказала она.
Нейтрино создаются триллионами в ядерных печах звезд, таких как наше Солнце. Они текут через вселенную, и миллиарды проходят каждую материю, включая людей, каждую секунду. Помимо незначительной массы, они не имеют электрического заряда, что означает, что они очень мало взаимодействуют, если вообще взаимодействуют с материалами, через которые проходят.
Но взаимодействие между акселеронами и другим веществом еще слабее, сказал Нельсон, поэтому эти частицы еще не были обнаружены сложными детекторами. Однако в новой теории акселероны демонстрируют силу, которая может влиять на нейтрино, силу, которая, по ее мнению, может быть обнаружена с помощью множества экспериментов с нейтрино, уже действующих по всему миру.
«Существует много моделей темной энергии, но тесты в основном ограничиваются космологией, в частности измерением скорости расширения Вселенной. Поскольку это включает в себя наблюдение за очень удаленными объектами, очень трудно точно выполнить такое измерение », - сказал Нельсон.
«Это единственная модель, которая дает нам какой-то осмысленный способ проводить эксперименты на Земле, чтобы найти силу, которая порождает темную энергию. Мы можем сделать это, используя существующие нейтринные эксперименты ».
Новая теория продвигается в статье Нельсона; Дэвид Каплан, также профессор физики UW; и Нил Вайнер, научный сотрудник UW в области физики. Их работа, частично поддержанная грантом Министерства энергетики США, подробно описана в документе, принятом к публикации в следующем выпуске журнала Physical Review Letters, журнала Американского физического общества.
Исследователи говорят, что масса нейтрино может изменяться в зависимости от среды, через которую он проходит, так же, как и внешний вид света, в зависимости от того, движется ли он через воздух, воду или призму. Это означает, что детекторы нейтрино могут прийти к несколько иным результатам в зависимости от того, где они находятся и что их окружает.
Но если нейтрино являются компонентом темной энергии, это предполагает существование силы, которая бы примирила аномалии между различными экспериментами, сказал Нельсон. По ее словам, существование этой силы, состоящей из нейтрино и акселеронов, будет и впредь подпитывать расширение Вселенной.
Физики искали доказательства, которые могли бы сказать, будет ли Вселенная продолжать расширяться бесконечно, или внезапно остановится и рухнет сама по себе в так называемом «большом кризисе». Нельсон сказал, что, хотя новая теория не предписывает «большой кризис», это означает, что в какой-то момент расширение перестанет ускоряться.
«В нашей теории, в конце концов, нейтрино слишком далеко разойдутся и станут слишком массивными, чтобы больше не подвергаться влиянию темной энергии, поэтому ускорение расширения должно прекратиться», - сказала она. «Вселенная может продолжать расширяться, но с постоянно уменьшающейся скоростью».
Первоисточник: Выпуск новостей Университета Вашингтона
