Срочные новости раздела
Физики не нашли следов квантовой гравитации по ароматам нейтрино

Физики не нашли следов квантовой гравитации по ароматам нейтрино

Физики предложили новый метод обнаружения квантовой гравитации по ароматам нейтрино. Ученые проанализировали соотношения различных ароматов нейтрино, зафиксированных обсерваторией IceCube с 2010 по 2018 год. Аномалий, которые бы подтвердили влияние квантовой гравитации, ученые не нашли. Тем не менее им удалось установить численные пределы для некоторых моделей квантовой гравитации.

IceCube Collaboration © Nature Physics, 2022

Ученые предполагают, что гравитация, как и другие фундаментальные взаимодействия, возникает из-за взаимодействия элементарных частиц и подчиняется законам квантовой механики. Квантовые эффекты для гравитации должны проявляться на столь малых планковских расстояниях (10-35 метра) и энергиях (1019 гигаэлектронвольт), что экспериментально частицы с такими энергиями нельзя получить даже на Большом адронном коллайдере. Поэтому ученые придумывают способы косвенного измерения эффектов квантовой гравитации. Например, с помощью элементарных частиц нейтрино, которые долго живут и практически не взаимодействуют с веществом, однако теоретически могут подвергаться воздействию квантовой гравитации, из-за чего их поведение будет отличаться от предсказанного в рамках физики элементарных частиц. Ученые уже искали аномалии в распределении энергий нейтрино и их времени полета от космического источника до детектора, но следы квантовой гравитации не обнаружили.

Физики из коллаборация IceCube предложили еще один способ детектирования квантовой гравитации с помощью анализа того, как изменяются ароматы нейтрино. Ученые предположили, что ее взаимодействие с частицами может проявиться в аномальном соотношении концентраций ароматов нейтрино. Для проверки гипотезы исследователи проанализировали ароматы и энергии этих частиц, зарегистрированных нейтринной обсерваторией IceCube c 2010 по 2018 годы.

Существует три аромата нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Частицы трех ароматов имеют различную массу и могут превращаться друг в друга. Эволюцию изменения ароматов можно описать с помощью гамильтониана нейтрино. Гамильтониан позволяет получить все энергетические состояния нейтрино и показывает их изменение во времени. Ученые добавили в гамильтониан слагаемые, которые учитывают энергию нейтринных переходов и эффекты квантовой гравитации, представляющие взаимодействие нейтрино с пространством-временем. Таким образом, если бы последние слагаемые оказались ненулевыми, физики бы подтвердили влияние квантовой гравитации на нейтрино.

Для анализа ученые использовали данные, полученные антарктической нейтринной обсерваторией IceCube. Всего за семь с половиной лет удалось зафиксировать 60 событий, в которых энергия частиц превышала 60 тераэлектронвольт. Чем выше энергия — тем сильнее должны проявляться эффекты квантовой гравитации. Из 60 событий где-то две трети соответствовали электронным нейтрино, почти одна треть мюонным нейтрино и два события тау-нейтрино.

Затем физики смоделировали распределения концентраций ароматов, учитывая различные значения коэффициентов у слагаемых гамильтониана. Теоретические результаты для моделей, в коэффициентах которых не учитывалась квантовая гравитация, попали в 95-процентный доверительный интервал экспериментальных данных. Таким образом, отклонений, вызванных квантовой гравитацией ученые не обнаружили. Однако в этот интервал попали и некоторые модели квантовой гравитации. Также физики рассчитали числовые пределы для коэффициентов гамильтониана этих моделей.

Полученные ограничения на потенциальное взаимодействие нейтрино с квантовой гравитацией будут полезны и для поиска влияния темной энергии на нейтрино. Для обнаружения квантовой гравитации, похоже, требуется больше наблюдений и нейтрино с более высокими энергиями.

Статья опубликована в журнале Nature Physics Источник: Илья Бения nplus1.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Новый метод управления синтетическими генами, разработанный учеными из Массачусетского института технологий (MIT, США), может помочь в тонкой настройке производства моноклональных антител, которые
подробнее...

Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) и Тюбингенского университета (Германия) изучили влияние сна на формирование и перевод первичных воспоминаний о чем-то страшном в
подробнее...

На основе усниновой кислоты, выделенной из лишайников, российские ученые синтезировали вещества, подавляющие рост трех разных штаммов COVID-19. Эти соединения, связываясь с белками на поверхности
подробнее...

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета установили закономерности изменения формы и размера наночастиц, используемых в тераностике (инновационной области медицины), за счет
подробнее...

Человеческий организм представляет собой сложную систему из большого числа клеток, которые координируют свою жизнедеятельность в рамках единой системы. После получения различных глубоких, открытых
подробнее...

Учёные из Сколтеха показали, что при окукливании у насекомых активируются те же гены, что и на стадии эмбрионального развития в яйце. Открытие позволяет лучше понять, как в ходе эволюции некоторые
подробнее...

Группа ученых, возглавляемая кристаллографами Санкт-Петербургского университета, смогла синтезировать в лаборатории аналог самого сложного со структурной точки зрения минерала Земли — юингита. Юингит
подробнее...

Собранные в ходе недавнего исследования данные показывают, что концентрация сперматозоидов у мужчин сократилась вдвое за последние 40 лет, и темпы снижения ускоряются.Оплодотворение яйцеклетки in
подробнее...

Физики из Франкфуртского университета им. Гёте (Германия) смоделировали более миллиона уравнений состояния и пришли к такому выводу: у «легких» нейтронных звезд может быть мягкая мантия и жесткое
подробнее...

Физики из RIKEN и их коллеги из Германии, США и Японии сообщили о достоверном наблюдении девяти событий, соответствующих рождению богатого нейтронами изотопа натрия-39. Этот результат поможет
подробнее...

Группа ученых, в которую входят исследователи из Австралии и России, обнаружила, что старейшие крупные организмы в мире, жившие более 550 миллионов лет назад, питались бактериями и водорослями со дна
подробнее...

Сотрудники подведомственных Минобрнауки России Научно-исследовательского института биомедицинской химии (ИБМХ) им. В.Н. Ореховича и РУДН совместно с коллегами из Университета Танта (Египет) создали
подробнее...

Российские ученые открыли новое физическое явление, с помощью которого можно управлять свойствами алмазов. Поворачивая пластинку, через которую проходит луч, они изменяли плоскость колебания света, то
подробнее...

Нестероидные противовоспалительные средства могут усугубить воспаление при артрите. К такому выводу пришли американские ученые, проанализировав связь между применением НПВС и прогрессом заболевания у
подробнее...

Муравей из куска балтийского янтаря возрастом около 35 миллионов лет, хранящегося в Музее сравнительной зоологии Гарвардского университета, оказался самым древним представителем семейства Dorylinae.
подробнее...

Коллективом ученых НОШ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина», целиком состоящим из сотрудников и выпускников физического факультета МГУ, была сформулирована теория и выполнены
подробнее...

Группа исследователей из Санкт-Петербургского университета, университета «Сириус», Института физиологии имени И. П. Павлова РАН и других вузов России разработала новые нейронные имплантаты. Они не
подробнее...

Исследователи Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого впервые обнаружили оптический эффект, который в
подробнее...