18
Российские ученые с помощью детектора DANSS провели эксперимент по поиску «скрытых миров» во Вселенной.
Они исследовали 5,8 млн событий взаимодействия антинейтрино — элементарных частиц, обладающих очень маленькой массой и не имеющих электрического заряда.
Несмотря на том, что им не удалось доказать существование параллельных измерений, они смогли установить самые жесткие ограничения на их возможные параметры.
Эксперимент проводила группа российских ученых из ведущих научных центров, в числе которых — ФИАН РАН, НИЦ «Курчатовский институт», МФТИ, Институт ядерных исследований РАН и Объединенный институт ядерных исследований.
Для поиска дополнительных измерений Вселенной они задействовали детектор DANSS, который находится рядом с ядерным реактором на Калининской АЭС.
Стандартная модель, которая описывает физику элементарных частиц, не является полной. Так, она оставляет открытым один из фундаментальных вопросов — большой разрыв между гравитацией и тремя другими силами. Заполнить этот пробел ученые предлагают с помощью смелой идеи — модели больших дополнительных измерений (LED).
Эта гипотеза подразумевает, что наша Вселенная многомерна: мы живем на трехмерной «мембране», которая соседствует с большим количеством измерений.
В соответствии с этой теорией сила гравитации «растекается» по всем измерениям, а остальные взаимодействия заперты в нашем мире.
При этом нейтрино, в отличие от других частиц, могут «просачиваться» в эти скрытые измерения, оставаясь незамеченными для детекторов. В таком случае если проводить наблюдения за потоком этих частиц, то ученые могут зафиксировать их аномальное исчезновение.
Однако есть две «аномалии», которые остаются неразрешенными уже несколько десятилетий.
Первая — это реакторная антинейтринная аномалия, то есть нехватка антинейтрино от ядерных реакторов.
Вторая — галлиевая аномалия, или дефицит от радиоактивных источников. И модель LED вполне может объяснить обе этих загадки.
Чтобы проверить гипотезу, команда ученых провела эксперимент DANSS (Detector of the reactor AntiNeutrino based on Solid Scintillator). Детектор представляет собой куб объемом 1 м³, в составе которого — 2500 сцинтилляционных счетчиков.
Они способны улавливать вспышки света от взаимодействия антинейтрино. Детектор расположен под ядром реактора ВВЭР-1000, тепловая мощность которого — 3 ГВт. Это позволяет ему регистрировать до 5000 событий в день. Также детектор находится на подвижной платформе, что позволяет измерять спектр антинейтрино в разных точках и тем самым минимизировать погрешности.
В рамках исследования специалисты изучили данные, собранные за 2016–2024 год, но не обнаружили признаков выхода нейтрино в параллельные измерения Вселенной: все данные соответствуют стандартной картине трехмерного мира.
В то же время они смогли установить самые жесткие ограничения на возможные параметры «скрытых миров» — размер измерения и массу нейтрино.
«Мы значительно сузили “карту поисков” для новой физики, закрыв большую часть параметров, которыми ранее пытались объяснить аномалии, — подчеркнула сотрудник кафедры фундаментальных взаимодействий и физики элементарных частиц МФТИ Наталия Скробова. — В науке такой результат чрезвычайно важен, поскольку он отсекает неверные пути и позволяет сконцентрировать усилия на более перспективных теориях».
Результаты эксперимента DANSS указали на то, что причина аномалий, судя по всему, заключается в более простых вещах — к примеру, модели ядерных процессов внутри реактора могут быть попросту неточными. Тем не менее ученые продолжают поиски «новой физики», но теперь это поле значительно уже.
Каролина Зулкарнаева
yaplakal.com