Ученые раскрыли 100-летнюю тайну, которая может изменить законы Вселенной

Ученые нашли ответ на вопрос, который не давал покоя последние сотню лет - сколько живет нейтрон. Но то, что казалось простым ответом, возможно, выявило глубокий недостаток в нашем понимании фундаментальных частиц Вселенной. И, собственно, это открытие может изменить все законы Вселенной.

Об этом пишет издание EcoNews.

Почему этот вопрос важен и откуда он взялся

Все началось в 1932 году, вскоре после того, как ученые открыли сам нейтрон. С тех пор они пытаются любой ценой измерить, сколько времени требуется для распада нейтрона, не связанного с атомным ядром. Они назвали это измерение временем жизни нейтрона. Это важно не только для ядерной физики, но и для понимания того, как первые химические элементы образовались в первые минуты после Большого взрыва, то есть для понимания нашей Вселенной в целом. На основе этого было установлено два стандартных экспериментальных подхода: метод луча и метод бутылки.

• Луч: Нейтронные пучки направляются, и протоны, образующиеся в результате распада, подсчитываются.

• Бутылка: Ультрахолодные нейтроны хранятся в контейнерах, а те, которые выживают после определенного времени, подсчитываются.

Большая проблема заключается в том, что эти два метода дают разные результаты, что и вызвало одну из самых больших загадок современной физики: загадку времени жизни нейтрона. В пучковом методе среднее измеренное время составляет 888 секунд, тогда как в бутылочном методе это число падает до 878 секунд. Хотя разница в 10 секунд может казаться мелочью, в контексте физики элементарных частиц она огромна.

Какое отношение водород имеет к темной материи?

Физик Юджин Окс предложил новое объяснение. По мнению Окса, в небольшом проценте случаев нейтрон распадается не на три частицы (протон, электрон и антинейтрино), как мы считали до сих пор, а только на две: нейтрино и экзотический тип атома водорода (отличается от зеленого водорода, который встречается в Америке). Он говорит, что этот атом должен быть невидимым, поскольку не взаимодействует со светом и поэтому полностью ускользает от обычных детекторов.

В этом случае электрон был бы очень близко к протону, настолько близко, что атом не имел бы электрического дипольного момента, что делало бы его неспособным излучать или поглощать свет. Менее техническими словами, это был бы темный атом, который невозможно обнаружить приборами, работающими на основе электромагнитного излучения.

Эта гипотеза Окс в конечном итоге объясняет, почему метод луча фиксирует более долгое время жизни: он не учитывает эти "невидимые распады" . Поэтому, пересчитывая частоту этого типа распада с помощью модифицированного решения уравнения Дирака, Окс пришла к выводу, что это может происходить до 1% случаев: достаточно, чтобы решить 10-секундную разницу.

Какое влияние имеет это открытие на законы Вселенной?

Хотя невидимые атомы водорода не взаимодействуют со светом, они все равно действуют на них гравитационной силой, что идеально соответствует профилю таинственной темной материи. Окс предполагает, что эта вторая разновидность водорода может быть основной формой барионной темной материи: состоящей из знакомых частиц, таких как протоны и электроны, но расположенных нетрадиционным образом.

И что это означает для современных законов Вселенной? Что ж, все это объяснение могло бы решить одну из древнейших загадок современной физики и одновременно предложить элегантное объяснение темной материи, не прибегая к гипотетическим частицам. Возможно, мы наконец сможем понять 85% Вселенной, которую мы никогда не видели, поскольку она состоит из странной и неразборчивой темной материи.

Недавно студенты Мичиганского университета сделали прорыв, касающийся молекулы H₃⁺ - ионизированной формы водорода, играющей ключевую роль в формировании звезд и химических процессах в межзвездном пространстве.

Чтобы лучше понять, как образуется H₃⁺, команда ученых использовала ультрабыструю лазерную спектроскопию и методы химического анализа. Это помогло им не только воспроизвести процессы в реальном времени, но и создать компьютерные модели, которые демонстрируют, как существует H₃⁺.