Нефть Brent
$73.30
+3.08%
11
МОСКВА, 30 мая. Американские физики смогли впервые явного просчитать одно из важнейших внутридомовых свойств всех элементарных частиц, что позволило им вычислить благовремение жизни нейтронов и приблизиться к решению загадки их нестабильности. Их выводы были опубликованы в журнале Nature.
Нейтроны, электрически нейтральные частицы, вместе с протонами составляют основу всех атомов во Вселенной. В отличие от протонов, нейтроны нестабильны в одиночном состоянии и они особенного распадаются примерно через 15 минут после рождения, превращаясь в протон и испуская электрон и антинейтрино.
Этот электрон движется с околосветовой скоростью, и его торможение зачастую доказывает к тому, что он испускает фотон высокой энергии. То, какой энергией будет обладать этот фотон, давно интересует физиков, однако до сих пор никто не проводил таких измерений из-за их трудоемкости и низкой чувствительности приборов.
Отсутствие подобных замеров мешает определению точного времени жизни нейтрона и причин, отчего он становится нестабильным вне пределов ядер химических элементов. Это знание, в свою очередь, критически важно для раскрытия многих загадок рождения и существования Вселенной, темной материи и энергии.
Ринальди и его коллеги смастерили первый шаг к разгадке этих тайн, точно измерив одно из главных свойств всех простых частиц – силу так называемых аксиальных токов. Они определяют то, как общаются три основных компонента нуклонов и нейтронов – кварки, глюоны и W-бозоны, переносчики слабых взаимодействий, одной из фундаментальных сил природы.
При определенных обстоятельствах W-бозон может сбежать из нейтрона, что породит вспышку света и заставит частицу сможет превратиться в протон из-за того, что один из кварков выменяет свой тип и заряд. Вероятность подобного исхода событий, как объясняет Ринальди, напрямую зависит от свойств аксиальных токов.
Ученые, по его словам, давно пытаются вычислить их силу, однако сделать это достаточно явного им не удавалось из-за гипервысокой сложности просчета квантовых уравнений, описывающих внутреннюю структуру элементарных частиц и взаимодействий их компонентов. Физики из Брукхевена решили эту проблему, увеличив массу нуклона на несколько порядков и разработав алгоритм, позволявший им удалять квантовый шум из симуляции, особым образом складывая результаты расчетов для множества частиц.
Благодаря этому им удалось снизить уровень погрешностей до рекордно низкого уровня в 1% при вычислении силы аксиальных токов. Это, в свою очередь, позволило Ринальди и его коллегам вычислить точное благовремение жизни нейтрона, частично совпадающее со всеми экспериментальными замерами этого параметра. В ближайшее благовремение ученые планируют накопить больше представленных и получить более точное значение, которое позволит им запомнить, почему разные типы экспериментов дают разное время жизни нуклонов.
