Сверхгигантский коллайдер для поиска гравитонов

      Комментарии к записи Сверхгигантский коллайдер для поиска гравитонов отключены

Сверхгигантский коллайдер для поиска гравитонов

    Сравнение калибров На рисунке продемонстрированы масштабы наибольших кольцевых ускорителей последнего времени — уже закрытого Тэватрона, модернизируемого БАК и будущего суперколлайдера. Георгий Двали, доктор наук Мюнхенского и Нью-Йоркского университетов «Одна из целей сооружения суперколлайдеров именно пребывает в проверке догадки о существовании дополнительных измерений.
    Новорожденные гравитоны будут покидать отечественный трехмерный мир столь скоро, что никакие детекторы не смогут их зарегистрировать. Но закон сохранения энергии будет нарушаться в противном случае, нежели при появлении частиц чёрной материи. К примеру, при повышении энергии протонов будет рождаться все больше гравитонов, а замечаемый недостаток энергии — монотонно возрастать. Анализ этих нарушений разрешит вычленить, что именно удалось найти — утечку гравитонов либо происхождение новых частиц, слабо взаимодействующих с простым веществом»

Громадной адронный коллайдер (БАК) — начиненный сложнейшей научной аппаратурой подземный туннель длиной в 27 км — поражает воображение, но вряд ли навечно останется мировым рекордсменом в собственном классе ускорителей. В середине февраля в Женевском университете ученые обсуждали возможность сооружения коллайдеров, каковые превзойдут БАК так же, как он превзошел уже закрытый Тэватрон.

Таков проект протон-протонного коллайдера, талантливого сталкивать частицы с суммарной энергией порядка 100 ТэВ. Для его сооружения необходимо прорыть (вероятнее, в окрестностях Женевы) круговой туннель длиной 80−100 км. На начальной стадии в этом туннеле предполагают разместить самый замечательный в мире электронно-позитронный коллайдер, где неспециализированная кинетическая энергия сталкивающихся частиц составит 350−500 ГэВ.

Позднее вступит в воздействие и протонный суперколлайдер, что сможет трудиться в один момент с ускорителем лептонов.

На задворках девятимерья

Совсем сравнительно не так давно посредством БАК был отыскан бозон Хиггса, но в науке о микромире существует важное белое пятно — это переносчики гравитационного сотрудничества, гравитоны. И в этом вопросе на новый суперколлайдер возлагаются важные надежды: нельзя исключать, что при таких энергиях его удастся перевоплотить в «гравитонную пушку» — источник гравитонов.

Данный сценарий может стать действительностью, в случае если отечественное пространство имеет скрытые измерения, пока еще не найденные экспериментально. Такие модели на полном серьезе обсуждаются в теории струн. В соответствии с самый проработанной версии, отечественный трехмерный мир — только срез (научно выражаясь, «брана») девятимерного пространства.

Но все шесть дополнительных измерений компактны и замкнуты на себя на расстояниях меньше некоего критического размера, исходя из этого ни отечественные органы эмоций, ни самые правильные устройства их не видят.

В это же время сила тяготения, в соответствии с закону Ньютона, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния только в трехмерном пространстве, а каждое «лишнее» измерение додаёт к показателю степени по единице. Отличие очень значительная, но мы ее не замечаем. Из-за чего? В соответствии с квантовой теории поля, сила тяготения появляется благодаря обмена гравитонами. Опыты по прямой проверке закона Ньютона прощупывают расстоянии большое количество громадные, чем критический размер.

Гравитоны смогут реально перемещаться на эти расстояния не по всему девятимерному пространству, а только в его трехмерном сечении — подобно электромагнитным волнам в волноводе. Исходя из этого все происходит, как словно бы дополнительных измерений вовсе нет, и закон Ньютона строго выполняется.

Проверка боем

На данный момент закон Ньютона надежно обоснован лишь для расстояний порядка десятых долей миллиметра. Но в действительности «девятимерная» гравитационная постоянная возможно на большое количество порядков больше ее «трехмерного» значения, и тогда для прорыва в дополнительные измерения хватит кроме того энергии нового суперколлайдера. При таких условиях эта машина станет источником гравитонов, уходящих в другие измерения и уносящих с собой часть энергии столкнувшихся протонов.

Не смотря на то, что замечать сами гравитоны и не удастся, устройства смогут понять, что на протяжении рождения новых частиц в отечественном трехмерном мире прекратил выполняться один из самых основных законов — закон сохранения энергии. Останется сущий пустяк — отличить эту обстановку от, скажем, рождения частиц чёрной материи, каковые, как сохраняют надежду физики, сможет породить суперколлайдер.

Примечательно, что сходная обстановка имела место на заре ядерной физики. Опыты показывали, что кинетическая энергия электронов, вылетающих из нестабильных ядер при бета-распаде, изменяется в достаточно широких пределах. Одновременно с этим оказалось все больше оснований считать, что такие ядра теряют энергию дискретно и однообразными порциями.

Но тогда любой конкретный вид бета-распада обязан генерировать электроны однообразной энергии, а этого не происходило. Данную аномалию одно время пробовали приписать нарушению закона сохранения энергии, но Вольфганг Паули отыскал лучшее объяснение. Он высказал предположение, что из ядер вылетают не только электроны, но и легкие незаряженные частицы, каковые и уносят нехватающую энергию.

Эта догадка в свое время стала причиной открытию нейтрино. Возможно, сейчас на очереди гравитоны?

Статья «Пушка гравитонного калибра» размещена в издании «Популярная механика» (№139, май 2014).

Гравитация и гравитоны


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: