Закрытый космос 2573

Forwarded from С широко открытыми глазами!

Привет, друзья! Почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии? Верна ли стандартная модель Вселенной? Как устроена темная материя?

Ответы на этот вопросы российские физики смогут найти, реализовав на комплексе NICA в Дубне эксперимент по поиску электрического дипольного момента.

Об этом рассказал один из основных участников эксперимента Алексей Мельников, младший научный сотрудник ИЯИ РАН и МФТИ.

Что такое ЭДМ?

— ЭДМ — одно из фундаментальных свойств материи, которое описывает распределение заряда внутри элементарной частицы.

Если частица имеет заряд, распределенный неравномерно, то можно ввести вектор, характеризующий величину и направление этого смещения. Это и есть электрический дипольный момент.

ЭДМ измеряют в особых единицах — заряд электрона на сантиметр. В теории он может быть присущ протонам, нейтронам, электронам и другим частицам, но его величина настолько мала, что до сих пор никому не удалось его измерить с достаточной точностью».

Как ЭДМ объясняет асимметрию Вселенной?

— Экспериментальное измерение ЭДМ частиц, например, могло бы объяснить, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии, что противоречит текущим представлениям фундаментальной физики, предполагающим полную симметрию в происхождении вещества.

В работе Андрея Сахарова, посвященной барионной асимметрии Вселенной, предложено объяснение этой загадке, и связано оно именно с существованием ЭДМ. Его наличие объясняет преобладание материи над антиматерией.

Как ЭДМ связан с темной материей?

— ЭДМ может быть чувствителен к взаимодействиям частиц с аксионоподобной темной материей, поэтому, научившись его измерять, можно приблизиться к пониманию этой субстанции и открыть Новую физику.

Почему ЭДМ — ключ к пониманию мироздания?

— В целом различные теории предсказывают разную величину ЭДМ. По сути, нахождение этого значения в эксперименте станет ключом к пониманию, какая из них верная.

В частности, стандартная модель предсказывает, что электрический дипольный момент у частиц должен быть почти нулевым.

При этом новые гипотезы, такие как теория суперсимметрии, теории великого объединения или теории, связанные с дополнительными измерениями, предполагают, что он может быть значительно больше.

Если же ЭДМ будет иметь значение, которое не вписывается ни в одну из теорий, это также может привести к созданию Новой физики.

Какая нужна точность измерений?

— В мире исследователи достигли измерения ЭДМ с приближением порядка 10-25 е·см.

Однако, чтобы подтвердить или опровергнуть фундаментальные теории, нужна точность порядка 10-30 е·см, которую рассчитывают достичь благодаря реализации эксперимента на комплексе NICA.

Получить необходимые параметры можно за счет модификации ускорителя.

Как NICA поможет измерить ЭДМ?

— NICA представляет собой кольцо, где элементарные частицы разгоняются до околосветовых скоростей. Специальные магниты удерживают их, а также управляют их траекториями.

Обычно для измерения ЭДМ ученые используют методы, основанные на поведении спинов (собственных магнитных моментов) частиц в магнитных и электрических полях.

Один из них — метод frozen spin («замороженного спина»). В этом режиме спин частицы в каждый момент времени сонаправлен с ее импульсом. Это позволяет аннулировать влияние магнитного дипольного момента (МДМ) на спин, тем самым изолируя ЭДМ-сигнал.

Однако реализация метода замороженного спина потребовала бы построить новый специализированный ускоритель.
Чтобы сделать возможным измерение на существующем кольце, в частности NICA, исследователи предложили метод quasi-frozen spin («квази-замороженного спина»).

Он предполагает установку на пути пучков частиц так называемых фильтров Вина, которые компенсируют вращение спина, накопленное в магнитной арке.

Таким образом, происходит компенсация МДМ-вращения за полный оборот по кольцу, что позволяет измерять ЭДМ-сигнал.

Комплекс NICA, когда будет полностью запущен в эксплуатацию, станет ведущей в мире установкой по спиновой тематике, не имеющей аналогов.

Полная версия моего материала размещена в журнале «За науку»

👍51🤔4❤2🙊2😁1

9.73K views09:01