Технологии и наука Придется переписать историю космоса: физики решили загадку нейтрона и невидимой материи
Физики считают, что может существовать таинственный второй вид атомов водорода. Он не взаимодействует со светом и может объяснить природу невидимой темной материи, а также давнюю загадку в физике элементарных частиц.
Related video
Исследование опубликовано в журнале Nuclear Physics B, пишет Live Science.
Физикам дано не дает покоя так называемая загадка о времени жизни нейтрона. Дело в том, что два эксперимента показывают разную продолжительность жизни свободных нейтронов до того, как они распадаются на три другие частицы: протоны, электроны и нейтрино. Свободные нейтроны — это частицы, которые не связаны с атомными ядрами.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
В двух экспериментах физики используют специальные детекторы для измерения распадов нейтронов, и они показывают два разных значения продолжительности существования свободного нейтрона. Один эксперимент показывает значение 878 секунд, а второй – 888 секунд. Это больше, чем статистическая погрешность.
Авторы исследования считают, что разные значения появляются из-за того, что нейтрон иногда распадается не на три частицы, а всего на две: атом водорода и нейтрино. Поскольку атом водорода электрически нейтрален, он может проходить через детекторы незамеченным, создавая ложное впечатление о распадах нейтрона. При этом возникает второй вид атомов водорода, который не взаимодействуют со светом. Таким образом эти атомы почти невозможно обнаружить.
Рассматривая второй вид атомов водорода, физики пришли к выводу, что скорость двойного распада нейтрона может быть увеличена примерно в 3000 раз. Это увеличило бы частоту распада примерно до 1% от всех распадов нейтронов и этого достаточно, чтобы объяснить разное значение продолжительности жизни нейтрона. Таким образом это решает давнюю загадку.
Невидимые атомы водорода также решают другую загадку, которая касается природы темной материи, невидимого вещества, которое, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной.
Физики предполагают, что, если эти невидимые атомы были в изобилии в ранней Вселенной, они могли бы объяснить неожиданный спад в сигналах водорода, который наблюдают астрономы. Эти невидимые атомы водорода могут быть доминирующей формой барионной темной материи, то есть материи, состоящей из известных частиц, таких как протоны и нейтроны, но в форме, которую трудно обнаружить. Поэтому для объяснения темной материи не нужны никакие экзотические новые частицы, просто нужна новая интерпретация атомов водорода, говорят физики.
Сейчас ученые готовят эксперимент, чтобы проверить свою теорию. Если эксперимент будет успешен, то это будет значительный прорыв, как в физике элементарных частиц, так и в исследовании темной материи, говорят авторы исследования.
Если теория подтвердится, то она может изменить понимание эволюции Вселенной. Ученые говорят, что точное значение времени жизни нейтрона имеет решающее значение для расчета количества водорода, гелия и других легких химических элементов, которые образовались в первые несколько минут жизни Вселенной. Поэтому подтверждение теории может переписать самую раннюю историю космической эволюции.
Как уже писал Фокус, физики предложили новый способ обнаружения загадочной темной материи с помощью эксперимента для обнаружения гравитации.
Также Фокус писал о том, что опасный "бог хаоса" летит Земле и он примет гостя с нашей планеты. 20 лет назад ученые считали, что астероид Апофис может врезаться в Землю в 2029 году, но позже выяснилось, что он не представляет для нас угрозы. Тем не менее у ученых будет уникальная возможность изучить околоземный астероид, когда он будет находиться на расстоянии ближе, чем летают некоторые спутники.
