RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Новости физики в Интернете


Рождение одиночных t-кварков вместе с фотонами

В отличие от пар кварков t-анти-t, образование одиночного t-кварка вместе с фотоном в одном процессе ранее не наблюдалось из-за малой вероятности такого события и сложности его выделения на фоне более многочисленных событий с t-анти-t. В эксперименте ATLAS на Большом адронном коллайдере впервые достоверно обнаружено образование одиночного t-кварка вместе с фотоном [1]. В изучаемом процессе начальное состояние представлено глюоном и кварком q в сталкивающихся протонах. Глюон распадается на пару b-анти-b, кварк b взаимодействует с q, образуя один t-кварк и кварк другого типа. Кварк t излучает γ перед своим распадом на b-кварк и W-бозон, который распадается на e или μ и ν. Регистрируя заряженные лептоны, коллаборация ATLAS с помощью алгоритмов машинного обучения выделила одиночные t-кварки, родившиеся вместе с фотонами, на уровне достоверности 9,8 σ. Измеренное сечение этого процесса оказалось немного больше предсказанного теоретически в Стандартной модели (расхождение на уровне 2 σ). Процессы, связанные с образованием единичных t-кварков, очень чувствительны к электрослабым взаимодействиям t-кварков, и их исследования могут привести к обнаружению новых частиц и взаимодействий за пределами Стандартной модели. [1] Aad G et al. Phys. Rev. Lett. 131 181901 (2023)

Новый подход к построению теории квантовой гравитации

Основы теории квантовой гравитации, объединяющей квантовую механику и Общую теорию относительности, были заложены в работе М.П. Бронштейна в 1935 г. [2], но эта теория до сих пор далека от завершения из-за принципиальных сложностей в квантовании гравитационного поля. Обычно считается, что, как и поля материи, гравитационное поле (геометрия пространства-времени) должно иметь квантовую природу. Одним из аргументов является необходимость квантовой суперпозиции гравитационных полей, создаваемых частицей в состоянии суперпозиции разных пространственных положений. Тем не менее, в новой работе Дж. Оппенгейма (Университетский колледж Лондона, Великобритания) [3] сделана попытка построения непротиворечивой теории, где гравитационное поле чисто классическое (не квантовое), и на фоне классического пространства-времени эволюционируют квантовые поля. Для согласия с указанными аргументами полагается, что взаимодействие квантовых полей и геометрии имеет стохастическую природу и описывается матрицей плотности. Процесс декогеренции в данной теории обусловлен взаимодействием квантовых полей с классическим гравитационным полем. Хотя подобный подход выглядит перспективным, в нём остаются серьёзные сложности, которые предстоит преодолеть. [2] Горелик Г Е УФН 175 1093 (2005); Gorelik G E Phys. Usp. 48 1039 (2005) [3] Oppenheim J Phys. Rev. X 13 041040 (2023)

Нефокальное рассеяние Ми

В 1908 г. Г. Ми разработал теорию рассеяния света на сферических частицах. Теория Ми, хотя она оперирует с плоскими световыми волнами, хорошо описывает множество явлений. Y.-L. Tang (Национальный университет Тайваня) и соавторы показали в своём эксперименте [4], что использование неплоских волновых фронтов и нефокальных конфигураций существенно изменяет процесс рассеяния. Исследовалось рассеяние сфоркусированного лазерного света на прямоугольных кремниевых брусках, причем центр светового пятна смещался относительно центра бруска. В случае, когда длина волны света близка к размеру бруска, существуют нефокальные положения, при которых рассеяние максимально. Полученные результаты можно объяснить возбуждением мод рассеяния с высшими мультиполями, отсутствующими в случае плоских волн. [4] Tang Y - L Nature Communications 14 7213 (2023)

Электрический разряд при контактной электризации

Контактная электризация – перенос электрического заряда между соприкасающимися поверхностями – изучается уже на протяжении столетий. После разделения поверхностей в зазор с электрическим полем поступает воздух и происходит электрический пробой, сопровождаемый частичной разрядкой. Однако детали процесса оставались неясными из-за сложности измерений без вмешательства в систему (без дополнительных электродов). Американские исследователи H. Tao и J. Gibert впервые изучили контактную электризацию с помощью безэлектродного способа измерения электрического напряжения [5]. В камере соприкасались и разводились два диэлектрических диска, и измерялась сила их кулоновского притяжения, зависящая от зарядов. Измерения при различных расстояниях между дисками и при разных давлениях газа в камере подтвердили усредненный закон Пашена, но в отдельных измерениях соответствующие графики получались ступенчатыми из-за дискретности процесса разряда. Разряд при электризации является весьма распространенным явлением, в том числе он может приводить к возгораниям и взрывам. Напротив, отсутствие газового разряда в космосе ведет к разрушению деталей спутников из-за накопления большого поверхностного заряда. Подобные явления показывают важность исследования механизмов электризации. [5] Tao H, Gibert J Nature Communications 14 8100 (2023)

Сохранение чётности в реликтовом излучении

Известно, что электрослабые взаимодействия нарушают P-чётность – симметрию процессов относительно зеркального отражения. Как предсказывает теория космологической инфляции, одним из главных создателей которой является выдающийся российский ученый А.А. Старобинский, вся видимая область Вселенной возникла в результате раздувания одного причинно-связанного микроскопического объёма. Поскольку существуют модели нарушения чётности во время инфляции, и инфляция привела к появлению неоднородностей, то можно ожидать нарушения чётности в распределении галактик и реликтового излучения (РИ). И действительно, слабое указание (на уровне 2 σ) на эффект нарушения чётности в обзорах галактик было получено в 2022 г. [6]. С целью проверки сохранения чётности в РИ O.H.E. Philcox (Колумбийский университет, США) выполнил новый анализ данных телескопа Планк [7]. Нарушение чётности могло проявиться в триспектре флуктуаций РИ, но на достигнутом уровне точности нарушение не обнаружено. Данный результат в случае инфляционного происхождения неоднородностей ставит под сомнение указанное нарушение в обзорах галактик, т.к. оно привело бы к намного более сильному нарушению чётности в РИ, что исключается работой O.H.E. Philcox. Наблюдение РИ даёт ценную информацию об эволюции ранней Вселенной. Как ожидается, в ближайшем будущем удастся надёжно выделить поляризацию РИ, вызванную гравитационными волнами (тензорной модой возмущений) и тем самым проверить различные теории инфляции. В частности, теория инфляции А.А. Старобинского предсказывает определённую величину тензорной моды. Инфляционная парадигма, в отличие от альтернативных моделей, объясняет сразу многие наблюдаемые свойства Вселенной. Если теория раннего раздувания Вселенной (инфляция) будет окончательно доказана, то она, наряду с моделью космологического расширения А.А. Фридмана, станет одним из величайших достижений человечества в понимании устройства нашей Вселенной. [6] Philcox O H E Phys. Rev. D 106 063501 (2022) [7] Philcox O H E Phys. Rev. Lett. 131 181001 (2023)

Новостной канал

Новости физики в Интернете — раздел журнала Успехи физических наук, ежемесячно публикующего обзоры современного состояния наиболее актуальных проблем физики и смежных с нею наук. В данном обзоре новостей представлены последние открытия в физике и астрофизике.

Постоянный ведущий — Ю.Н. Ерошенко.

Материалы подготовлены на основе электронных препринтов и бюллетеней.

Физические ресурсы Рунета
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение