"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ.
Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.
|
|
26.10.2020
20:21 |
Темную материю ограничили с помощью оптических часов  Американские физики улучшили ограничения на взаимодействие темной материи с обычной материей, которое могло бы проявляться в мельчайших колебаниях постоянной тонкой структуры и массы электрона. Они добились этого путем сравнения частот электромагнитного излучения, генерируемого в процессе работы сразу трех сверхточных устройств: криогенного кремниевого резонатора, оптических часов и водородного мазера. Ученым в пределах точности эксперимента не удалось обнаружить изменения в фундаментальных константах, от которых в разных соотношениях зависели генерируемые частоты, но эксперимент позволил усилить ограничения на взаимодействие темных частиц с массами в промежутке между 10-21 и 10-16 электронвольт с обычной материей. Препринт работы опубликован на arXiv.org.
Ученым уже давно стало ясно, что кроме видимой нам материи во вселенной присутствует еще некоторая скрытая масса. Без ее существования крайне сложно объяснить аномально высокие скорости вращения периферических областей галактик и гравитационное линзирование. Однако все встает на свои места если предположить, что во вселенной существует особый вид материи, которая не излучает, но взаимодействует с обычной материей посредством гравитации. Именно такую гипотетическую форму материи и называют темной.
Физики придумали множество способов теоретически описать существование темной материи, а вот эксперименты по ее прямому обнаружению пока что не предоставили надежных результатов. Различные теории, в свою очередь, видят возможности для существования темных частиц в крайне широком энергетическом диапазоне: от легчайших аксионов с массой вблизи 10-22 электронвольт до темных ядер с массой вплоть до 1030 электронвольт (в рациональной системе единиц). Темные частицы различной массы могут оказывать влияние на совершенно разную по масштабам физику, поэтому ученым важно ограничить существующий простор для потенциального обнаружения темной материи.
Уже упомянутые аксионы — одни из наиболее привлекательных кандидатов на темную материю, так как с их помощью можно было бы объяснить и сохранение CP-симметрии в квантовой хромодинамике. Существование этих сверхлегких частиц также привело бы к существованию электрического дипольного момента нейтрона, который также уже давно пытаются увидеть в экспериментах, но пока безуспешно. Особо легкие скалярные частицы также решили бы ряд проблем в моделях холодной темной материи, а длина их волны де Бройля может достигать размеров карликовых галактик. Кроме того, предполагается, что подобные частицы могут генерировать колебания значения постоянной тонкой структуры, а также масс электрона и даже кварков.
Именно потенциальные колебания в постоянной тонкой структуры и массе электрона хотел увидеть или ограничить Колин Кеннеди (Colin Kennedy) из JILA. Для этого Колин вместе с коллегами использовал сразу три сверхточных устройства: оптические часы, водородный мазер и криогенный кремниевый резонатор. Последний представлял собой крайне стабильный генератор постоянной частоты и был охлажден до 121 кельвина. Эту генерируемую частоту измеряли с помощью двух других устройств: водородный мазер генерировал вспомогательную частоту, которая соответствовала спиновому переходу электрона в атоме водорода, а оптические часы, будучи особо точной разновидностью атомных часов, позволяли измерять исходную частоту с точностью в 2 × 10-18. Сами оптические часы основаны на периодической генерировании квантов электромагнитного излучения в оптическом диапазоне, соответствующих определенному переходу электрона в атоме (в данному случае: переход с уровня 5s5p на уровень 5s2 в атоме стронция). Особенность эксперимента заключалась в том, что во всех трех устройствах генерируемые частоты зависели от различных соотношений постоянной тонкой структуры и массы электрона, поэтому из измерений частоты кремниевого генератора в единицах двух других приборов можно было вычленить потенциальные колебания в упомянутых фундаментальных константах.
Измерения с помощью оптических часов проводили в течение 12 дней с продолжительными перерывами, а с помощью водородного мазера — в течение 33 дней практически без перерывов. Наибольший вклад в ошибки эксперимента внесли пробелы в данных из-за не непрерывной работы установок, а также шумы в используемых приборах. В результате по данным о спектральных плотностях мощности физикам удалось ограничить константы взаимодействия темных частиц, связанные с колебаниями постоянной тонкой структуры и массы электрона. Всего физики наложили ограничения на взаимодействие с материей темных частиц в диапазоне масс от 10-21 до 10-16 электронвольт. Особого успеха ученые добились в ограничениях на колебания массы электрона: в этих данных исследователи усилили ранее полученный верхний предел в 100 раз для темной материи с массой около 10-20 электронвольт.
Экспериментаторы также указывают и на недостатки своего опыта, главным из которых оказалась непостоянность измерений с помощью оптических часов: за 12 дней они непрерывно проработали лишь 30 процентов общего времени. Для демонстрации важности непрерывных измерений физики смоделировали данные из предположения, что измерения проводились бы в 100 процентах времени опыта. В этом случае точность ограничений на колебания постоянной тонкой структуры увеличилась бы почти на порядок, однако этого не удалось добиться из-за технических ограничений. В будущем исследователи надеются исправить этот недостаток и улучшить свои предсказания. Более того, авторы надеются расширить диапазон исследуемых масс темной частиц и отмечают уникальность подобных экспериментов: с помощью опытов над атомами у физиков появляется возможность вводить ограничения на процессы галактических масштабов.
По информации https://nplus1.ru/news/2020/10/26/time-restricted-dark-matter
|
|
26.10.2020
14:30 |
Новые острова и мысы: Арктика меняется до неузнаваемости 
Именами известных гидрографов Северного флота названы десять новых островов и мысов в Арктике. Это финал большой работы, которая велась в российской части . . . |
|
26.10.2020
14:26 |
Откуда на Солнце пятна и как они влияют на Землю 
В атмосфере Солнца постоянно возникают холодные области в виде пятен. Их количество постоянно меняется. От чего это зависит и как может отразиться на живой . . . |
|
26.10.2020
14:19 |
Ученые разгадали тайну необычной нейтронной звезды, открытой 20 лет назад 
Распределенные вычисления помогли международной группе астрономов разобраться в излучении, генерируемом таинственной нейтронной звездой, которая была открыта . . . |
|
26.10.2020
14:16 |
Зачем урчат кошки и 5 загадок природы и космоса 
Несмотря на многочисленные исследования и невероятные открытия ученых, на нашей планете есть еще много неизведанного. Вещи, которые даже современной науке не . . . |
|
26.10.2020
13:37 |
Новые подробности об атмосфере «запрещенного теорией» горячего нептуна» 
Команда под руководством астронома Яна Кроссфилда (Ian Crossfield) из Канзасского университета, США, провела новый анализ данных, полученных при помощи космических . . . |
|
24.10.2020
16:21 |
Быстро вращающиеся звёзды в центре Млечного Пути могли мигрировать туда с окраин галактики 
В исследовательской статье, опубликованной в Astrophysical Journal Letters, международная группа астрофизиков, включая учёных из Университета Суррея, подробно описывает, как . . . |
|
24.10.2020
16:17 |
TESS обнаружил сверхгорячий Нептун LTT 9779b 
Астрономы обнаружили экзопланету с ультракоротким периодом вращения размером с Нептун, находящуюся в системе яркой солнцеподобной звезды LTT 9779. LTT 9779 – это . . . |
|
24.10.2020
16:12 |
Астрономы обнаружили испаhённые металлы в атмосфере горячего Юпитера 
Астрономы с помощью спектрографа HARPS (High Accuracy Radial speed Planet Searcher), установленного в обсерватории Ла-Силья (ESO) в Чили обнаружили газообразный магний (Mg), натрий (Na), . . . |
|
24.10.2020
15:42 |
Водородный бум обеспечит рост ветровой и солнечной энергетики на 200 миллиардов долларов 
Сектор возобновляемых источников энергии в последнее время изобилует очень оптимистичными прогнозами и один уголок рынка действительно привлекает внимание: . . . |
|
24.10.2020
15:37 |
Землетрясения и засухи ускорили развитие человеческой культуры 320 тысяч лет назад 
Период нестабильности ландшафтов Восточно-Африканской рифтовой долины, стартовавший примерно 400 тысяч лет назад в результате усиления тектонических процессов, . . . |
|
24.10.2020
15:33 |
Взрыв звездной системы Апеп способен уничтожить Землю 
Австралийские ученые из Сиднейского университета проанализировали звездную систему Апеп и пришли к неутешительным выводам: будущий взрыв этого космического . . . |
|
24.10.2020
15:15 |
Будущей марсианской колонии придется пройти жесточайший тест на автономность 
В недавнем интервью Марсианскому обществу (Mars Society) Илон Маск поведал, что больше всего беспокоит его в вопросе колонизации Красной планеты. На данный момент не . . . |
|
24.10.2020
15:12 |
Nokia развернет на Луне первую еть 4G к 2022 году 
Еще до того, как на Луну вновь вернутся люди, там может появиться полноценная локальная система связи на базе 4G. Такую задачу перед компанией Nokia поставило NASA, . . . |
|
23.10.2020
19:03 |
У древних майя обнаружили современные технологии 
Ученые Университета Цинциннати (США) выяснили, что древние майя умели использовать относительно сложные технологии по очистке воды. Они изготавливали фильтры из . . . |
|
23.10.2020
19:00 |
Открыт феномен квантового замедления времени 
Ученые Дартмутского колледжа, колледжа Святого Ансельма и Университета Санта-Клары в США открыли феномен квантового замедления времени. Оно выражается во . . . |
|
23.10.2020
18:57 |
Климатические изменения в Арктике пошли по «жесткому» сценарию 
Среднегодовые температуры в российской Арктике повысились почти на три градуса, а годовая сумма осадков — на пять-десять процентов, сообщила пресс-служба . . . |
|
23.10.2020
17:05 |
Астрономы разгадали тайну заснеженных пиков Плутона 
Заснеженные горы Плутона, сфотографированные зондом New Horizons в 2015 году, очень удивили ученых, поскольку считалось, что на этой далекой планете не может существовать . . . |
|
23.10.2020
16:29 |
Рогозин рассказал о планах по запуску спутников дистанционного зондирования Земли 
Руководитель государственной корпорации Роскосмос Дмитрий Рогозин на совещании по развитию Северного морского пути, которое прошло под председательством . . . |
|
23.10.2020
16:22 |
Как НАСА собирается исследовать малые тела Солнечной системы 
Астероиды вращались вокруг Солнца на протяжении многих тысячелетий в глубоком космосе, выступая в роли древних рассказчиков, хранящих подсказки о формировании . . . |
