Nauja „unbranduolinės fizikos“ dominija – naujoje simetrijoje neutronai gali „kalbėtis“ ()
Čikagos universitetas ir Vokietijos mokslininkai siūlo naują „unbranduolinės fizikos“ sritį.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Nors neutronams patinka su protonais sudaryti atomų branduolius, šios dalelės nuo seno garsėja nenoru susijungti tarpusavyje. Bet siūlomoje naujoje teorijoje šios dalelės tam tikroms sąlygomis gali bendrauti tarpusavyje, sudarydamos naują dalelių rūšį — kuri galėtų būti naujas fizikos simetrijos įrodymas.
Čikagos universiteto fizikos profesorius Dam Thanh Son, išdėstė argumentus Proceedings of the National Academy of Sciences publikuotame tyrime, kurį atliko drauge su Hans-Werner Hammer iš Darmstadto technikos universiteto Vokietijoje.
Naują tyrimą įkvėpė pirmą kartą dar 2007 metais Harvardo universiteto profesoriaus Howard Georgi iškelta idėja, kad galėtų būti fenomenas už tradicinės materijos idėjos ribų.
„Visa, kas mus supa, sudaryta iš dalelių — lokalizuotų taškų erdvėje, galinčių turėti energiją — bet jo idėja buvo ta, kad galbūt gamtoje yra kažkas, kas perneša energiją, tačiau ne tokio griežtai apibrėžto,“ sakė Son. Šią koncepciją jis žaismingai pavadino „undalele“.
Sonas ir Hammeris norėjo pabandyti pritaikyti šią koncepciją, kad suprastų atomų branduolyje esančių dalelių elgseną — ypač egzotiškesnių branduolių, kurie akimirksniui atsiranda ir išnyksta especially energingų įvykių metu, tarkime, sprogstant žvaigždėms. „Žinome tik mažą dalį tokių egzotiškų branduolių,“ sakė Sonas.
Norėdami tirti šiuos egzotiškus branduolius Žemėje, mokslininkai sunkius branduolius vieną su kitu sudaužia greitintuvuose. Taip susidaro naujas branduolys ir pažyra neutronai. Sonas su Hammeriu pastebėjo, kad keli ta pačia kryptimi skriejantys tokio srauto neutronai ir toliau „kalbasi“ tarpusavyje — net kai kiti sąveikauti jau nustojo. Tokia išliekanti komunikacija tarp neutronų gali sudaryti pūkuotą „unbranduolį“, kurio savybės nuo įprasto branduolio skiriasi.
Aiškindamas tą pūkuotumą, Sonas pateikė palyginimą, „Tai lyg skirtumas smūgio akmeniu ir smūgio vandens srove.“ Abiem atvejais energija perkeliama, tačiau forma skirtinga.
Naujame savo tyrime Sonas ir Hammeris nurodė, kur ir kaip ieškoti tokių „unbranduolių“ pėdsakų ir pateikė bendrą paaiškinimą srities, kurią jie žaismingai pavadino „unbranduoline fizika.“
Tyrėjai teigia, kad tai galėtų simetrijos tipo, vadinamo konformine simetrija, pasireiškimas. Simetrijos yra moderniosios fizikos pagrindas; jos išlieka netgi sistemai keičiantis — garsiausias pavyzdys yra šviesos greičio nekintamumas visatoje.
Konforminėje simetrijoje iškraipoma erdvė, tačiau visi kampai išlieka nepakitę. Pavyzdžiui, braižant trimatės Žemės dvimatį žemėlapį, neįmanoma tuo pat metu išlaikyti visų atstumų ir visų kampų. Tačiau kai kurie žemėlapiai, tokie, kaip paplitusi versija, kurią pirmasis nupiešė Gerardas Mercatorius, sudaromi taip, kad visi kampai išlieka teisingi smarkaus atstumų iškraipymų ašigalių rajonuose sąskaita.
„Tokia konforminė simetrija nepasirodo Standartiniame fizikos modelyje, yra Georgi'o „undalelės“ hipotezėje, be to pasireiškia čia,“ sakė Sonas. Kiekvienos „unbranduolio“ nešamos energijos proporcija nepakinta netgi keičiantis atstumui tarp jų.
„Šiems rezultatams atrodo būdingas universalumas.“
— Prof. Dam Thanh Son
„Tai mane nustebino, nes šiems rezultatams buvo būdingas universalumas, kas branduolinėje fizikoje neįprasta,“ dėstė Sonas. Tai yra, kitaip nei daugelyje kitų skaičiavimų fizikoje, kurie priklauso net nuo menkiausių smulkmenų ir skaičių, „šie skaičiai visai nepriklausė nuo matavimo smulkmenų,“ pažymėjo jis.
Kadangi skaičiavimai tokie patikimi netgi ir be dalies detalių, Sono teigimu, jei šis argumentas bus patvirtintas, fizikai galės panaudoti šias formules tikrinti kitus skaičiavimus.
Dar jis ir Hammeris pažymėjo, kad toks elgesys gali vykti, atomus itin stipriai atšaldžius, ir egzotiškuose tetrakvarkuose, sudarytuose iš dviejų kvarkų ir dviejų antikvarkų.
„Įdomu dirbti su problema, galinčia turėti pasekmių tiek daug fizikos sričių,“ sakė Sonas.
Louise Lerner, University of Chicago
scitechdaily.com
Nuoroda: „Unnuclear physics: Conformal symmetry in nuclear reactions“ by Hans-Werner Hammer and Dam Thanh Son, 31 August 2021, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2108716118
Finansavimas: Deutsche Forschungsgemeinschaft, German Federal Ministry of Education and Research, U. S. Department of Energy, Simons Foundation.