Физики ограничили параметры гипотетической «теории всего»

Физики ограничили параметры гипотетической «теории всего»

Две группы ученых исследовали, как сильно отличаются приливные силы и расстояние до Луны от предсказаний теории относительности. Таким образом им удалось ограничить возможные вклады из-за лоренц-нековариантности, которые предсказывались расширением стандартной модели (претендующим на роль «теории всего»). В результате эти вклады оказались очень малы. Статьи опубликованы одновременно в Physical Review Letters.

С одной стороны, на классическом уровне общая теория относительности (ОТО) отлично объясняет наблюдаемые гравитационные явления. С другой стороны, стандартная модель (СМ) хорошо описывает явления на квантовом уровне. Объединить эти две основные теории физики до сих пор не смогли, однако теоретики предсказывают некоторые эффекты, которые должны учитывать все четыре фундаментальных взаимодействия.

Например, ожидается, что эффекты квантовой гравитации станут существенны на планковских масштабах (энергиях около 1019 гигаэлектронвольт), на которых лоренц-ковариантность, лежащая в основе специальной теории относительности и стандартной модели, будет нарушаться. Такие энергии на данный момент недостижимы, но по некоторым теориям слабые нарушения лоренц-ковариантности можно зафиксировать и при меньших энергиях с помощью экспериментов высокой точности. Разумеется, если эти нарушения вообще есть.

Одной из теорий, связывающей ОТО и СМ, является расширение стандартной модели (Standard Model Extension, SME). С помощью специальных коэффициентов при добавках к эффективному действию модели она учитывает всевозможные нарушения лоренц-ковариантности, которые могут прийти из различных областей физики. Коэффициентов этих очень много, поскольку они должны описывать вклад членов, содержащих производные все больших порядков. Отдаленно этот подход к построению теории напоминает обычное разложение в степенные ряды. В данных двух статьях физики сконцентрировались на поиске ограничений только для части коэффициентов.

В первой статье группа ученых под руководством Наташи Флауэрс (Natasha A. Flowers) уточнили ограничения для семи параметров SME, а еще шесть измерили впервые. Для этого исследователи следили за приливными эффектами с помощью четырех сверхпроводниковых гравиметров проекта GPP. Принцип работы гравиметров состоит в подвешивании сверхпроводящей сферы в магнитном поле: если гравитационное поле изменится, тело придет в движение и наведет в установке электрический ток, по величине которого можно определить ускорение. Чувствительность приборов составляла около 10-12, относительная погрешность из-за расхождения показателей гравиметров оценивается величиной 10-9 в год.

Чтобы извлечь ограничения на параметры из экспериментальных данных, физики предположили, что поправка к показаниям гравиметров является линейной комбинацией различных поправок, вызванных лоренц-нековариантностью теории. Выделяя из данных, записанных на гравиметрах, вклад приливных эффектов и раскладывая в ряд Фурье полученную зависимость, они получили ограничения на амплитуды этих поправок. Оказалось, что ограничения на максимальные значения соответствующих коэффициентов SME составляют от 10-9 до 10-3.

В то же время, во второй статье группа ученых из Сорбонны, Калифорнийского и Болонского университетов уточнили значения для еще шести параметров SME, исследуя движение Луны с помощью лазерной дальнометрии. Из-за вклада лоренц-нековариантных членов расстояние до спутника отличалось бы от предсказаний ОТО, и это отличие можно измерить, направляя на поверхность Луны лазерный луч и засекая время, в течение которого он вернется обратно. Всего за последние 48 лет было сделано 24022 замера расстояния, использующих отражение от зеркал, установленных на советских Луноходах 1 и 2, а также во время миссий Аполлон-11, 14 и 15. В результате оценки для максимальных значений параметров SME составили от 10-12 до 10-9.

В прошлом году мы уже писали о том, как авторы одной из данных статей получили с помощью лазерной дальнометрии Луны ограничения на параметры SME, ответственные за нарушение Лоренц-ковариантности. В новой работе ученые включили в рассмотрение новые данные и уточнили результаты почти в тысячу раз.

Дмитрий Трунин

N+1

Похожие новости:
Таинственный двухфотонный пик пропал из данных БАК
Физики из коллабораций ATLAS и CMS рассказали о последних результатах поисков частиц вне Стандартной модели на Большом адронном коллайдере. Ученые искали частицы, распадавшиеся на два фотона в данных, собранных за 2016 год. По словам представителей коллаборации ATLAS новые данные не подтверждают избыток ..
2016-08-07 1394 0 Научные открытия
0
В Сети появились новые слухи об обнаружении бозона Хиггса
Несколько иностранных околонаучных блоггеров упомянули в своих публикациях о возможном обнаружении неуловимой "частицы Бога", вновь взбудоражив Интернет. 20 июня хэштэг #HiggsRumors (#ХиггсСлухи) даже возглавил десятку самых популярных упоминаний Twitter.  Всё началось с короткой публикации математика ..
2012-06-26 1592 0 Научные открытия
0
В прямом эфире канала "Наука 2.0" БАК и "частица Бога"
4 июля 2012 года в 12:40 телеканал "Наука 2.0" начнет прямую трансляцию пресс-конференции Европейского центра по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в Женеве. На конференции ученые центра могут представить убедительные свидетельства существования гипотетической частицы — бозона Хиггса. ..
2012-07-4 2020 0 Научные открытия
0
Падающие атомы проверили закрученность пространства-времени
Физики из университетов Гуаньчжоу и Сунь Ятсена проверили универсальность гравитации по отношению к объектам, обладающим различным спином. С точностью вплоть до десятимиллионных долей авторам удалось показать, что свободное падение для атомов рубидия не зависит от их собственного момента импульса. Этот результат ..
2016-07-09 2092 0 Научные открытия
4
Физики скрутили из конденсата Бозе-Эйнштейна монополь
Физики провели моделирование свойств гипотетической частицы - монополя Дирака - с использованием конденсата Бозе-Эйнштена. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит Phys.org. Конденсат Бозе-Эйнштейна (КБЭ) представляет собой особое агрегатное состояние вещества, и состоит из бозонов, ..
2014-01-31 1723 0 Научные открытия
1
Лингвисты обнаружили новый индоевропейский язык
Лингвисты установили, что распространенный на севере Пакистана язык бурушаски, считавшийся изолированным, имеет индоевропейское происхождение и близок к языку древней Фригии. Работе посвящен последний выпуск журнала The Journal of Indo-European Studies, ее краткое описание приводится на сайте Университета Маккуори. Исследование ..
2012-06-19 1165 0 Научные открытия
0
Физики БАК расскажут о таинственном двухфотонном пике в пятницу
В среду 3 августа в Чикаго началась крупнейшая международная конференция по физике высоких энергий — ICHEP-2016. Ожидается, что новые результаты представят основные коллаборации Большого адронного коллайдера и другие крупные мировые эксперименты. В частности, в пятницу, 5 августа физики из ATLAS и CMS расскажут о ..
2016-08-07 1761 0 Научные открытия
0
CERN превратил Солнце в линзу для аксионного телескопа
18 декабря в CERN на солнечно-аксионном телескопе CAST прошел первый сеанс поиска частиц-кандидатов на роль темной материи, излучаемых сверхмассивной черной дырой, расположенной в центре Млечного Пути. Солнце в этот день было точно на линии между Землей и сверхмассивным объектом и могло ..
2016-12-21 4351 0 Научные открытия
0
Хранителем памяти о направлении у подвижных клеток оказался цитоскелет
Обладающие подвижностью клетки, такие как нейтрофилы крови, передвигаются в направлении химических стимулов — это явление известно как хемотаксис. В многочисленных наблюдениях было отмечено, что клетки способны сохранять основное направление движения даже в условиях колебаний концентрации химических веществ в окружающей ..
2016-01-12 1130 0 Научные открытия
2
На БАКе заметили намек на сверхтяжелую частицу
Физики коллаборации ATLAS зафиксировали намек на существование сверхтяжелой частицы с массой около трех тераэлектронвольт — в десятки раз тяжелее, чем любая из известных элементарных частиц, предсказанных Стандартной моделью. Сигнал проявился как небольшой пик в диаграмме рождения пар из одного бозона слабого взаимодействия ..
2017-05-15 20791 0 Научные открытия
0
Нобелевская премия по физике: наши заслуги
На этой неделе в Стокгольме в Шведской королевской академии наук происходит самое важное для учёных всего мира событие года – присуждение Нобелевских премий. Кульминацией станет торжественное вручение премий Его Величеством королём Швеции Карлом XVI Густавом, которое ..
2015-10-08 1709 0 Научные открытия
1
Все точнее о нейтрино
Коллаборация Daya Bay, в которую входят российские ученые из Объединенного института ядерных исследований, объявила о новых очень точных результатах исследования нейтрино. Предыдущие результаты измерения параметров нейтрино в эксперименте Daya Bay, опубликованные в начале 2014 года, были ..
2015-09-16 5790 0 Научные открытия
0
Открытие "частицы Бога" "Наука 2.0" и Вести.Ru покажут в прямом эфире
Ученые Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) на научном семинаре планируют объявить о грандиозном открытии — обнаружении бозона Хиггса — предсказанной частицы, несущей ответственность за массу элементарных частиц в рамках физической теории "Стандартного типа". Бозон Хиггса получил ..
2012-07-4 2143 0 Научные открытия
0
В эпоху формирования Вселенной микрочастицы отличались
У первичных частиц выявлен квантовый источник гравитации. По мере расширения Вселенной усложняется их композитная структура. Сильное, слабое, электромагнитное взаимодействие дают им устойчивость. Законы сохранения энергии, импульса и др. считаются всеобщими, хотя достоверно установлены лишь для наблюдаемой части Вселенной. ..
2012-01-30 1540 0 Научные открытия
0
Трудности с Наукой: о лабораторном модуле
Противоречивая информация поступает из разных источников относительно сроков запуска многоцелевого лабораторного модуля «Наука», который должен пополнить состав Международной космической станции (МКС), сообщает «The_Anonymous». По одним данным из открытых источников, этот космический аппарат должен ..
2012-04-24 1825 0 Научные открытия
0