Сигналы из «зептовселенной»: новое открытие приближает обнаружение темной материи

Ученые зафиксировали сигналы из «зептовселенной» — условного мира в масштабах в 100 раз меньше, чем размер атома. Они считают, что это открытие может помочь разработать новую, более полную теорию устройства Вселенной.

(Это адаптированный перевод материала корреспондентов Би-би-си. Оригинал на английском языке можно прочитать здесь).

Открытие совершили исследователи из Кембриджа, проводившие эксперимент на Большом адронном коллайдере. Эта гигантская установка Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), что на границе Швейцарии и Франции, сталкивает атомы друг с другом, чтобы расщепить их и выяснить, что находится внутри.

Постучаться в дверь «зептовселенной»

Темная материя составляет значительную часть нашего космоса, однако исследователям до сих пор не удавалось ее обнаружить.

О ее существовании известно благодаря тому, что ее гравитационная сила воздействует на обычную материю, однако во всех остальных отношениях она остается совершенно невидимой.

При очередном эксперименте частицы сталкивались друг с другом, обладая высокой энергией, а исследователи изучали продукты этих столкновений — своего рода «осколки», разлетающиеся в разные стороны.

Один из таких «осколков», b-кварк (его еще называют «прелестным кварком») — субатомная частица, то есть частица меньше атома — нестабилен и существует всего полторы триллионных доли секунды, после чего распадается, превращаясь в другие формы материи.

Несмотря на столь короткое время жизни, исследователям удалось зафиксировать ее взаимодействие с другими крошечными частицами в масштабах порядка зептометра, то есть одной секстиллионной доли метра (10⁻²¹ метра). Именно благодаря этому числу и появился термин Zeptoverse, «зептовселенная».

Согласно некоторым теориям, в таких масштабах частицы более чувствительны к темной материи, которая может влиять на то, как кварки взаимодействуют и распадаются. Таким образом, наблюдение за процессами в этом микромире может помочь ученым обнаружить темную материю.

«Мы стучим в дверь этой зептовселенной», — уверен доктор Гарри Клифф из Кембриджского университета, руководивший анализом данных. Он рассказал Би-би-си, что этот субатомный «танец» позволил исследователям в деталях пронаблюдать поведение частиц, которые могут оказаться совершенно новыми для науки.

«А теперь мы хотим приступить к исследованиям, чтобы выяснить, какие новые частицы там скрываются. И для этого нам нужно больше данных», — добавляет Клифф.

28 стран, участвующих в проекте, договорились модернизировать детектор LHCb на Большом адронном коллайдере. Это будет стоить около 300 млн долларов и позволит в десять раз увеличить частоту фиксируемых распадов частиц.

«С ним мы сможем заглянуть в зептовселенную и узнать, что там скрывается», — говорит Клифф.

Однако в прошлом году британское агентство UK Research and Innovation (UKRI) — государственный орган, отвечающий за финансирование научных исследований — объявило об отзыве своей доли средств, предназначенных для запланированной модернизации.

Позднее, летом этого года, агентство сообщило о сокращении финансирования ряда других проектов в области физики элементарных частиц и астрономии, в том числе знаменитого радиотелескопа имени Ловелла в обсерватории Джодрелл-Бэнк.

И хотя исследование, о котором идет речь, возглавляли ученые из Кембриджа, полноценное участие Великобритании в проекте оказалось под вопросом, говорит Тим Гершон, руководитель международного сотрудничества LHCb.

«Существует риск, что Великобритания останется в стороне и упустит возможность совершить по-настоящему важные открытия, — рассказал он Би-би-си. — Но самое серьезное из долгосрочных последствий, по-моему, заключается в том, что Великобритания не получит выгоды от обучения молодых людей, которые на самом деле являются нашим главным достоянием».

Среди таких молодых ученых — доктор Мэри Ричардсон-Слиппер, член команды, совершившей открытие «зептовселенной». Из-за сокращения финансирования физики она пересматривает планы на будущее.

«Мне нравится жить в Великобритании, но я ищу работу за границей, потому что мне кажется, что там сейчас больше возможностей», — признается она.

Она добавила, что многие ее коллеги, занимающиеся фундаментальной физикой, уже уехали из страны.

Такое сокращение финансирования происходит, несмотря на рекордное общее увеличение бюджета, выделенного на науку.

Профессор Брайан Кокс, телеведущий и исследователь в области физики элементарных частиц из Манчестерского университета, не входящий в состав исследовательской группы, назвал результат эксперимента важным.

Он недоволен сокращением британского финансирования проекта CERN.

«Было бы крайне странно отказываться сейчас от лидирующих позиций Великобритании в науке — это нанесло бы ущерб будущим исследовательским программам и серьезно подорвало бы нашу международную репутацию, которую мы с таким трудом завоевывали», — считает Кокс.

В UK Research and Innovation подчеркивают, что Великобритания остается полноценным участником CERN и вторым по величине донором с ежегодным взносом около 175 млн фунтов стерлингов (около 235 млн долларов).

«Мы обратились за независимой экспертизой и отобрали перспективный портфель новых инфраструктурных проектов, включающий инициативы в таких сферах, как чистая энергетика, медицинская визуализация и культурное наследие. Однако, как это часто бывает, заявок на финансирование было больше, чем мы могли поддержать», — объяснил в комментарии Би-би-си представитель агентства.

Скачайте новое приложение BBC World Service!

При первом открытии приложения выберите «BBC News Русская служба» и получайте уведомления о важных новостях, аналитике, видео и подкастах.

Важно: новое приложение недоступно на территории Великобритании и США.