5 неуловимых частиц, которые учёные должны найти после бозона Хиггса

Недавно открытие бозона Хиггса получило подтверждение, и многие физики были, мягко говоря, немного разочарованы, потому что теперь все признаки указывают на правильность Стандартной Модели, почти 100-летней теории, описывающей электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц, составляющих Вселенную. Но некоторые учёные всё ещё хранят надежду, что с помощью Большого адронного коллайдера (БАК) можно выявить и другие скрытые частицы. Предлагаем вам подборку из пяти странных частиц, вполне возможно существующих в нашей Вселенной.

1. Глуино, вайно и фотино

5 неуловимых частиц, которые учёные должны найти после бозона Хиггса

Если теория суперсимметрии верна, это означает, что больше десятка частиц пока не обнаружено. Теория утверждает, что у каждой частицы есть скрытый аналог.

В Стандартной Модели есть два типа частиц: бозоны, несущие определённый импульс, включая глюоны и гравитоны; и составляющие материю фермионы, куда входят кварки, электроны и нейтрино. В суперсимметрии же у каждого бозона должна быть пара — фермион, и наоборот. Так, глюону (вид бозона) должен соответствовать глюино (вид фермиона), W-частицам должны соответствовать вайно, фотонам — фотино, а бозонам Хиггса — хиггсино.

К сожалению для сторонников теории суперсимметрии, БАК никаких следов этих неуловимых частиц пока не нашёл. Профессор математической физики Питер Войт высказал мнение, что они вряд ли существуют. Например, в 2012-м году физики обнаружили ультра-редкие частицы, называемые Б-с мезонами. На Земле такие частицы обычно не встречаются, но могут просуществовать доли микросекунды при столкновении двух протонов почти на скорости света. Эти условия, и в частности, скорость, на которой они были обнаружены, вполне вписываются в Стандартную Модель, и это значит, что любая из возможных суперсимметричных частиц должна быть гораздо тяжелее, чем предполагалось ранее.

Другая слабость теории в том, что она предполагает существование 105-ти свободных параметров — вариантов возможного заряда и размера искомых частиц очень много. Иными словами, учёные не совсем понимают, где и как их следует искать.

2. Нейтралино

5 неуловимых частиц, которые учёные должны найти после бозона Хиггса

Суперсимметрия также предсказывает существование специальных частиц, не несущих заряда. Они получили название нейтралино, и именно их наличие во Вселенной может объяснить существование тёмной материи, таинственной субстанции, составляющей большую часть плотности вещества во Вселенной. Пока удалось обнаружить только её гравитационное притяжение. Согласно теории, смесь всех частиц-носителей заряда кроме глюино и даст в итоге нейтралино.

Нейтралино могли бы сформироваться в условиях ранней Вселенной и оставить достаточно следов для объяснения существования тёмной материи. Телескоп, обнаруживший гамма-лучи и нейтрино, мог бы искать и их следы в полных тёмной материи областях вроде солнечных или галактических ядер. А недавно физики сообщили, что возможно, коллектор частиц на МКС нашёл доказательства существования тёмной материи, но результаты пока не опубликованы.

3. Гравитоны

5 неуловимых частиц, которые учёные должны найти после бозона Хиггса

Эта проблема в своё время поставила в тупик Альберта Эйнштейна, и сих пор будоражит умы учёных: как создать единую теорию, совмещающую взаимодействие всех основных сил, таких как гравитация и поведение квантовых частиц, поскольку квантовая теория гравитацию не учитывает.

Этот вопрос заставил физиков предположить, что существуют гравитационные квантовые частицы — гравитоны. Предполагается, что это крошечные безмассовые частицы, испускающие гравитационные волны. В теории, каждый гравитон будет оказывать влияние на материю Вселенной, но частицы будет трудно обнаружить, потому что они слабо взаимодействуют с веществом. К сожалению, с учётом современных технологий, найти гравитоны попросту невозможно, однако косвенно подтвердить их существование можно с помощью лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватория (LIGO).

4. Нечастицы

5 неуловимых частиц, которые учёные должны найти после бозона Хиггса

Следы нечастиц были недавно обнаружены учёными. Особенность их в том, что они могут быть Пятой силой природы, выходящей за пределы взаимодействия между спинами. В меньших масштабах спиновое взаимодействие является общим для всех частиц — это сила, выравнивающая направление спина электрона в магнитах и металлах. Большие взаимодействия отследить сложнее. Если эта связь вообще существует, то должна была бы быть в миллион раз меньше, чем между электроном и нейтроном.

Учёные ищут нечастицы внутри мантии планеты, где тонны электронов «упакованы» вместе в соответствие с магнитным полем Земли, где любое малое возмущение может дать намёк на существование нечастиц.

5. Частицы-хамелеоны

5 неуловимых частиц, которые учёные должны найти после бозона Хиггса

Предполагается, что существование частицы-хамелеона, то есть частицы, не имеющей переменной массы, более чем вероятно. Если она существует, то может объяснить, что такое тёмная материя и тёмная энергия.

В 2004-м году физики описали некую гипотетическую силу, обладающей способностью меняться в зависимости от своего окружения. В местах с плотно упакованными частицами вроде Земли или Солнца хамелеон будет оказывать лишь слабое влияние, в то время как в областях с разреженными электронами воздействие будет сильным. Это могло бы означать, что сила эта постепенно растёт, поскольку галактики медленно удаляются друг от друга.

Теперь учёным необходимо найти доказательства существования частиц-хамелеонов. Они пытаются обнаружить их, заставляя фотоны распадаться под влиянием сильного магнитного поля. Пока что эксперименты не дали результатов, но поиски продолжаются.