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:
В физику вернули черные дыры
Шведский физик Сабин Хоссенфелдер предложила разрешение парадокса стены огня, которое, в отличие от недавно предложенного Стивеном Хокингом, не требует радикального пересмотра существующих концепций в астрофизике. В частности, позволяет оставить черным дырам горизонт событий. Препринт ее статьи ..
2014-02-04 1362 1 Научные открытия
0
Поглощенная звезда помогла установить массу черной дыры
Астрономы вычислили массу сверхмассивной черной дыры по периодичности излучения остатков поглощенной ей звезды. Работа опубликована в журнале Science, кратко о ее содержании пишет ScienceNow. Исследователи проанализировали излучение от гамма вспышки Swift J1644+57, зафиксированной в конце марта 2011 года. ..
2012-08-3 1289 0 Научные открытия
0
Физик сравнил беднейших американцев с газом
Американский физик украинского происхождения Виктор Яковенко обнаружил сходство в распределении доходов беднейших слоев населения с распределением энергии в газе. Тезисы доклада, который он прочитает в новой школе социальных исследований в Нью-Йорке,изложены  в пресс-релизе Объединенного Квантового Института. Работа ..
2012-04-21 809 0 Научные открытия
0
Стивен Хокинг назвал главную загадку природы
Одному из самых знаменитых физиков современности, Стивену Хокингу, 8 января исполняется 70 лет. В канун своего юбилея ученый дал интервью журналу The New Scientist, в котором рассказал о том, что он считает главным открытием в физике за годы своей жизни, о своем главном промахе, ..
2012-01-6 2746 0 Научные открытия
0
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 6822 0 Научные открытия
-1
Ученые уточнили карту реликтового излучения
Астрономы составили новую точную карту реликтового излучения. Результаты своего исследования авторы опубликовали в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (статья доступна также в форме препринта в arXiv.org), а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Федеральной политехнической школы ..
2014-08-05 1089 0 Научные открытия
0
Умные окна теперь могут блокировать проникновение света и тепла.
  Умные окна, создаваемые на базе электро-хроматического стекла, позволят существенно сэкономить бюджет. Благодаря новому стеклу возможно на 20% уменьшить потребление электричества для освещения, обогрева или охлаждения помещений. Созданные техасскими учеными элекро-хроматические стекла под воздействием электрического потенциала могут пропускать ..
2015-07-28 5993 0 Научные открытия
0
Ученые изучили наночастицы под высоким давлением
Высоко когерентное рентгеновское излучение от источников синхротронного типа может быть использовано для визуализации структуры наноматериалов. При этом может быть получено пространственное изображение 3-D высокого качества с погрешностью, не превышающей нескольких десятков нанометров.С помощью монохроматического, жесткого рентгеновского ..
2013-04-10 995 0 Научные открытия
0
Физик имитировал излучение от черной дыры
Ученые подошли вплотную к созданию в лабораторных условиях излучения от черных дыр. Так, Джеффу Штайнхауэру (Jeff Steinhauer) из Израиля с помощью лазера удалось создать квантовый аналог черной дыры и наблюдать излучение, свойства которого во многом схожи с радиацией ..
2014-10-15 1338 0 Научные открытия
0
Что гравитационные волны рассказали о Вселенной и Большом взрыве
Вчера американские ученые выступили с сообщением, которое вызвало огромный интерес в научном мире: творческому содружеству BICEP2 удалось обнаружить следы гравитационных волн, которые появились в первые мгновения жизни Вселенной. Это не только доказывает так называемую теорию экспоненциальной инфляции, ..
2014-03-18 1132 0 Научные открытия
0
Физики поправили закон Планка для аэрозолей
Австрийские ученые обнаружили, что модифицированный закон Планка для излучения частиц не выполняется для микроскопических кремниевых нитей. По словам исследователей, это может иметь самые серьезные последствия для существующих в настоящее время климатических моделей, поскольку планковский закон используется для анализа излучения ..
2012-09-11 744 0 Научные открытия
0
Астрономы потеряли ультрафиолет в ближайшем космосе
Ученые из США, Италии и ЮАР путем компьютерного моделирования обнаружили дефицит ультрафиолетовой радиации в близлежащих областях космоса. Результаты исследования авторы опубликовали в The Astrophysical Journal Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Института Карнеги. Недостаток ультрафиолета астрономы обнаружили ..
2014-07-12 1103 0 Научные открытия
0
Открытие NASA может изменить представление о космосе
Новые космические открытия наводят ученых на такую мысль, что все межгалактическое пространство не является столь пустым, как предполагалось ранее, а на самом деле заполнено потерянными звездами. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Science. В нем ученые утверждают, что наилучшим объяснением такого ..
2014-11-11 3017 0 Научные открытия
2
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 1587 0 Научные открытия
0
В ЦЕРНе начали подготовку к поиску хамелеонов
В ЦЕРНе в рамках эксперимента CAST (CERN Axion Solar Telescope) начали подготовку к поискам хамелеонов — гипотетических частиц, постулируемых для объяснения существования темной материи. Об этом сообщается в свежем онлайн-выпуске CERN Bulletin. В установке CAST в магнитном поле гипотетические ..
2015-09-22 1684 0 Научные открытия
0