Вакуумное черенковское излучение ограничило физику вне Стандартной модели

Вакуумное черенковское излучение ограничило физику вне Стандартной модели

Расширенный вариант главной физической теории — Стандартной модели — предсказывает, что заряженные частицы могут поляризовать вакуум и излучать фотоны. Бразильский физик-теоретик исследовал этот эффект, известный как вакуумное черенковское излучение, и установил с его помощью ограничения на некоторые параметры теории. Статья опубликована в Physical Review D, полный текст работы можно найти на сайте arXiv.org.

В последнее время физики активно ищут физику за пределами Стандартной модели. Например, недавно ученые с помощью анализа движения Луны установили ограничения на некоторые коэффициенты расширения Стандартной модели (standard model extension, SME), а другая группа уточнила масштабы энергий, на которых будут проявляться эффекты теорий, объединяющих гравитационные и квантовые явления.

Расширение Стандартной модели — одна из таких многообещающих теорий. Эта теория отталкивается от хорошо проверенной при низких энергиях Стандартной модели, к которой добавляются поправки, приходящие из различных областей фундаментальной физики — например, поправки к движению фермионов, учитывающие возможные нарушения лоренц-ковариантности. В результате уравнения движения (в данном примере — уравнение Дирака) изменяются, и возникают новые эффекты, которые не предсказываются классическими теориями и которые могут быть измерены экспериментально. Если мы не видим эти эффекты, это указывает на то, что поправки очень малы. Подробнее почитать о расширении Стандартной модели можно, например, в этой книге. Заметим только, что кроме данного расширения Стандартной модели существует другое «лоренц-нарушающее расширение СМ», разработанное Дамиано Анселми (Damiano Anselmi), и путать эти две теории не следует (хотя спутать их очень просто).

Одним из невозможных в Стандартной модели эффектов является вакуумное черенковское излучение. В SME вакуум перестает быть лоренц-ковариантным, поэтому заряженные массивные частицы могут излучать фотоны даже при отсутствии внешних электромагнитных полей. Грубо говоря, если при обычном черенковском излучении частица поляризует молекулы среды, в которой она распространяется, при вакуумном излучении она поляризует уже сам вакуум. Из-за этого быстрые заряженные частицы должны терять энергию и замедляться. В зависимости от величины коэффициентов фермионного сектора SME это будет происходить при больших или меньших энергиях. Поэтому если мы поймаем космическую частицу, имеющую достаточно большую энергию и пришедшую к нам из далекого космоса (то есть не потерявшую энергию из-за излучения), то мы установим ограничения на величину предельной энергии, а значит, и на коэффициенты SME. Поскольку фермионный сектор этой модели исследован не очень хорошо, определение таких ограничения очень важно.

Бразильский физик-теоретик Марко Шрек (Marco Schreck) подробно исследовал вакуумное черенковское излучение и рассчитал, какой вклад вносят в него различные коэффициенты SME. Для этого он рассмотрел два механизма излучения. В первом случае он считал, что спиральность частицы (то есть проекция спина на направление движения, не следует путать со спиральностью из гидродинамики) сохраняется во время излучения. Оказалось, что при каждом значении коэффициента есть некоторый предел энергии частицы, до которого излучение не происходит. При превышении этого предела вероятность излучения растет практически линейно с ростом энергии.

Мы кратко упоминали о похожем эффекте гравитационного черенковского излучения, когда писали о том, как физики установили границы на скорость распространения гравитационных волн по данным всего четырех экспериментов LIGO. Этот тип излучения возникает, когда скорость фотонов превышает фазовую скорость гравитационных волн, которая, вообще говоря, может не совпадать со скоростью света.

Дмитрий Трунин

N+1

Похожие новости:
Физики объяснили расхождение масс частиц во Вселенной
Физики-теоретики из США и Японии предложили новое объяснение проблемы электрослабой иерархии в физике элементарных частиц. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко о них в своей колонке в онлайн-издании Physics рассказал физик Майкл Дайн из Калифорнийского ..
2015-11-24 7474 0 Научные открытия
-1
Ученые доказали возможность путешествия во времени
Многие из нас зачитывались в детстве Гербертом Уэллсом, а именно его самым известным произведением "Машина времени". Сейчас, когда мы повзрослели, путешествие во времени уже кажется нереальным и невозможным, но так ли это? Если верить физике, то путешествие во времени не опровергаются теорией относительности Энштейна. Следуя из теории, время ..
2011-10-15 5349 6 Научные открытия
1
Ученые доказали, что радиация даже в малых дозах – вредна
В последнее время нас все больше убеждают в том, что радиационный фон существующий на нашей планете – безвреден, но так это? За последние годы радиационный фон сильно вырос и продолжает расти, пик роста составил в середине 20го века, когда велось активное испытание радиационного оружия. ..
2011-10-15 2203 0 Научные открытия
1
Ученые опровергли миф о "пивном животе"
Ученый из Японии Хироцугу Уесима доказал, что потребление пива никак не влияет на появление у мужчин среднего возраста так называемого "пивного живота".Результаты работы были представлены на научной конференции по наркотической и алкогольной зависимости в Нагое.В течение четырех лет (с 2005 по 2008 год) ..
2011-10-15 1990 0 Научные открытия
-1
С помощью компьютерной мыши научились управлять живой
Этот эксперимент может помочь тем, кто болен эпилепсией или перенёс инсульт. На белой крысе по имени Эксперимент-47 моделируется ситуация: мозжечок разрушен болезнью, двигательные функции нарушены. Крысе вживляют электрод, который будет передавать импульсы мозга на микрочип. ..
2011-10-15 2224 0 Научные открытия
0
Найден ген, который отличает нас от приматов
За последние 3 миллиона лет, ген SRGAP2, который содержится исключительно в геноме человека был продублирован несколько раз. Данное наблюдение сделала ведущий ученый из Университета Вашингтонав городе Сиэттл, Меган Дэннис. Ученая вместе со своими коллегами смогла доказать, что увеличения количества ..
2011-10-16 2101 0 Научные открытия
-1
Ученые узнали, где гнездится жадность и алчность
Вещественное доказательство теории Зигмунда Фрейда о борьбе между бессознательными импульсами и моральными установками внутри личности предоставили на прошлой неделе ученые из университетов Цюриха и Базеля. Их исследование о личной выгоде индивидуума, точнее - тенденции к алчности, и ее взаимодействия с понятиями о справедливости, ..
2011-10-16 3278 0 Научные открытия
-1
Бактерии на дне морей образуют энергетический суперорганизм
Ученые доказали, что бактерии, обитающие в слое отложений на дне морей и океанов, образуют "суперорганизм", благодаря чему оказываются способны передавать друг другу энергию питательных веществ на больше расстояния, и полагают, что это открытие может быть использовано для выработки электроэнергии, сообщается ..
2011-10-16 2371 0 Научные открытия
0
Найдена критическая точка в эволюции мышления
Исследователи обнаружили 100000-летнюю художественную мастерскую в Южной Африке, в которой трудились первобытные хомо сапиенс и в которой уже умели окрашивать изделия охрой- самой примитивной формой краски. До сих пор считалось, что охра, которая является по существу только красочной грязью, начала ..
2011-10-16 1828 0 Научные открытия
0
К вопросу о сверхсветовой скорости движения нейтрино
Недавно в СМИ появилась информация о наблюдениях сверхсветовой скорости движения нейтрино. Как отмечалось, в среднем скорость нейтрино превышала скорость света на 0.00248 %, что составляет 7435 м/c. По мнению некоторых, это подрывает устои теории относительности. Предлагаем следующее объяснение наблюдаемым фактам, ..
2011-10-16 3932 3 Научные открытия
0
В Израиле изобрели курицу без перьев
В скором времени нужда в ощипывании кур отпадет. Израильские ученые из Rehovot Agronomy Institute недалеко от Тель-Авива вывели породу кур-бройлеров, которые напрочь лишены перьевого покрова. Внешним видом они напоминают «человека Платона» – двуногих существ без перьев, как пошутил ..
2011-10-19 1875 0 Научные открытия
0
Новый вид гигантского моллюска обнаружен в водах Антарктиды
Испанские исследователи обнаружили редкий вид моллюска в антарктических водах, который также имеет форму блюдца, как и моллюск обычного вида известный до настоящего времени, но более внушительной величины. Данный вид появился в водах Антарктики в значительно более отдаленной области, чем моллюски ..
2011-10-19 2487 0 Научные открытия
0
Преодоление скорости света не смогли опровергнуть
Подтверждения или опровержения «открытия века» - успешного опыта по преодолению скорости света - осталось ждать не так долго. Уже на следующей неделе, 27 октября, в Европейской организации ядерных исследований (CERN) начнется 11-дневный эксперимент, цель которого - доказать или опровергнуть данные о преодолении скорости ..
2011-10-20 3042 0 Научные открытия
-1
Физики впервые подтвердили эргодическую теорию
Физики впервые смогли экспериментально подтвердить положения эргодической теории - теории, объясняющей свойства динамических систем. Исследование сразу двух коллективов ученых появилось в журнале Angewandte Chemie. Коротко о нем пишет портал Physics World. Динамическими системами называют системы, ..
2011-10-21 1950 0 Научные открытия
0
Ученые разгадали тайну развития шизофрении
Как вы определяете, что мир вокруг вас реален? Результаты новых исследований показали, что способность человека отличить то, что происходит в реальности, от того, что он себе представляет, определяет область передней части мозга, которая образуется на поздней стадии развития эмбриона. У 27 процентов людей эта область оказывается ..
2011-10-21 3753 0 Научные открытия
1