Главная Общество Наука

Материю кварковых звезд отыскали в новой форме сверхтекучести

В мире квантовой механики, которым управляют весьма причудливые (на наш неискушенный взгляд) законы, каждой крошечной частице материи сопоставлена некая неотъемлемая характеристика - так называемый "спин", определяющий ее поведение, в частности, характер взаимодействия с другими единицами материи, совместное использование ими общего квантового пространства. Спином (от английского "spin" - вращаться, вертеться) в физике называют собственный момент количества движения частиц и атомов, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого (концепция введена в научный обиход в 1925 году Джорджем Уленбеком и Сэмюелем Гаудсмитом (G. Uhlenbeck, S. Goudsmit)). Для наглядности обычно предлагается представить себе вращающийся микроскопический волчок, но так как в случае фундаментальных частиц ни о каких "частях", вращающихся одна относительно другой, говорить уже не приходится, то аналогия с волчками, строго говоря, некорректна.

Спин частиц однозначно связан с типом статистики, которой они подчиняются. В свое время (в 1940 г.) известный австрийско-швейцарский физик Вольфганг Паули показал, что все частицы с целым спином (спин измеряется в единицах постоянной Планка, разделенной на 2π: 1, 2, 3 и т.д.) описываются статистикой Бозе-Эйнштейна (являются бозонами, вспомним фотоны, лазеры и когерентный свет), а с полуцелым (1/2, 3/2, 5/2 и т.д.) - Ферми-Дирака (фермионы; к ним относятся, например, всем известные протоны, нейтроны и электроны). Грубо говоря, фермионы (в отличие от бозонов) представляют собой тип "законченных индивидуалистов" и не могут находиться в тех квантовых состояниях, что уже заняли их соседи, однако способны попарно объединяться в своеобразном "танце", превращаясь таким образом в подобие бозонов (тогда полуцелые спины как бы складываются и дают целые). Эти пары родственны парам электронов (так называемым куперовским парам или парам Купера, за счет которых проявляется эффект сверхпроводимости, при котором электричество течет без всякого сопротивления (эффект Купера (L.Cooper, 1956) - образование связанных пар частиц в вырожденной системе фермионов при наличии сколь угодно слабого притяжения между ними. Любая вырожденная ферми-система с притяжением между частицами должна обладать свойством сверхпроводимости (сверхтекучести)).

На использование бозонов опирается создание так называемого бозе-конденсата (конденсата Бозе-Эйнштейна, 1995), за который Эрик Корнелл (Eric Cornell) и Карл Вейман (Carl Wieman) в 2001 году вместе с немецким ученым Вольфгангом Кеттерле (Wolfgang Ketterle) получили Нобелевскую премию по физике. Бозе-конденсат - это система из тысяч ультрахолодных частиц, при сильном охлаждении в какой-то момент занимающих одно-единственное самое низкоэнергетическое квантовое состояние, в котором все атомы ведут себя подобно одному огромному суператому. Но бозе-конденсаты состоят из бозонов, класса "чрезвычайно общительных" (если не сказать "стадных") частиц, которые всегда предпочитают "имитировать" поведение своего соседа и не "идти своим путем", а в начале прошлого года группа ученых из Объединенной лаборатории Национального института стандартов и технологии Министерства торговли США (Department of Commerce's National Institute of Standards and Technology - NIST) и Университета Колорадо в Боулдере (University of Colorado at Boulder - CU-Boulder), работавшая с ультрахолодными температурами, сообщила о том, что им впервые удалось наблюдать образование так называемого "фермионного конденсата" (fermionic condensate), созданного из пар атомов в охлажденном газе.

Теперь же исследователи из американского Университета Райса (Rice University) сообщают о том, что преуспели в создании и наблюдении еще одного неуловимого и давно разыскиваемого квантового состояния частиц - сверхтекучей жидкости из фермионов, число и набор которых не позволяют им разбиваться строго попарно на "партнеров в общем танце". Несмотря на более чем 40-летнюю историю теоретизирования на эти темы, полученный результат - то есть скопление "согласованных" пар, окруженных облаком из "потенциальных партнеров для танцев", - оказался в значительной степени неожиданным. Данное исследование публикуется в ближайшем выпуске журнала Science вместе со статьей ученых из Массачусетского технологического института (MIT) со сходными результатами. Эти эксперименты предлагают по-новому взглянуть на два еще далеко не понятых, но очень интригующих и важных явления в современной физике - сверхпроводимость и сверхтекучесть.

Оба феномена связаны с понятием фазовых переходов вещества. Любой, кто видел, как плавится лед, уже наблюдал за фазовыми переходами, и вот когда электроны, атомы и другие единицы материи испытывают квантовые фазовые переходы, то они также изменяют свое поведение, проявляя различия, подобные различиям между поведением воды и льда.

В случае фермионов-индивидуалистов о сверхпроводящей и сверхтекучей фазах материи имеет смысл говорить лишь тогда, когда силы, определяемые квантовыми эффектами, становятся доминирующими. Поскольку в обычных условиях поведение частиц в гораздо большей степени определяется "банальной" термодинамикой, то подобные квантовомеханические эффекты не могут проявиться - тепловые взаимодействия столь могучи, что они с легкостью подавляют любые квантовые эффекты - подобно громкой музыке, мешающей расслышать шепот даже близкого собеседника. Сверхпроводимость и сверхтекучесть могут проявить себя только в условиях экстремального холода...

В экспериментах ученых из Университета Райса фигурировала смесь фермионных атомов лития-6 и температуры, лишь на 30 миллиардных градуса отличающиеся от абсолютного нуля (абсолютный нуль - это примерно минус 273 градуса Цельсия). Это намного холодней любого природного объекта - даже находящегося в самом глубоком космосе - и достаточно для того, чтобы подавить все термодинамические взаимодействия между атомами. При этом фермионы с равным по абсолютному значению, но противоположным по знаку спином в поисках наинижайших энергетических уровней, которые они могли бы занять, образуют тандемы, что ведут себя в некоторых отношениях подобно одной единой частице. Если использовать аналогию с парой, объединившейся в общем танце, то можно указать, что формально они не используют одновременно одно и то же пространство, однако движение их можно назвать совместным. В сверхпроводящих материалах эти "пары танцоров" позволяют электрическому току течь без всякого сопротивления, то есть демонстрируют то самое свойство, о котором современным инженерам-электрикам, борющимся с паразитными утечками в силовых кабелях, остается только мечтать (потенциально это помогло бы сэкономить миллиарды долларов в год в одних только Соединенных Штатах). Поэтому в работах по сверхтекучести последнего времени очень часто можно встретить обещания разобраться с ее помощью и с актуальной прикладной проблемой высокотемпературных проводников.

Температура, при которой металлы или сплавы становятся сверхпроводниками, зависит от силы "связывающего" взаимодействия между электронами. Самая высокая температура, при которой наблюдалась сверхпроводимость, составляет минус 135 градусов Цельсия. В низкотемпературных сверхпроводниках ток переносится парами электронов, которые слабо связаны между собой и действуют на расстояниях, в тысячи раз превышающих обычное расстояние между электронами. Напротив, в высокотемпературных сверхпроводниках, как полагают, средняя дистанция между электронами сравнима с той, что имеет место между атомами в полученном фермионном конденсате. Сверхпроводящая и сверхтекучая фазы в общем-то родственны друг другу, просто сверхпроводимостью "заведуют" частицы, несущие электрический заряд, а со сверхтекучестью связаны электрически нейтральные частицы. В сверхтекучих жидкостях спаривание фермионов приводит к полному исчезновению вязкости и проявлению эффекта бездиссипативного (незатухающего) движения - в этом случае однажды образовавшаяся на поверхности рябь привела бы к тому, что это волнение никогда не стихнет.

"Стандартная теория говорит нам о том, что сверхпроводимость или сверхтекучесть возникают только в присутствии равных наборов частиц со спинами, направленными в противоположные стороны, - объясняет ведущий автор статьи - профессор физики и астрономии Рэнди Халет (Randy Hulet). - Физики почти 50 лет размышляли о том, что случилось бы, если бы подобное условие не соблюдалось, а теперь возможность управления нашими ультрахолодными атомами позволяет нам узнать это совершенно достоверно".

Используя радиоволны, группа Халета с очень большой точностью могла варьировать соотношение охлажденных атомарных наборов со spin-up и spin-down. При этом выяснилось, что сверхтекучее состояние без вредных эффектов сохранялось даже при наличии 10 процентов неспаренных фермионов. Однако когда количество неспаренных атомных наборов превышало вышеупомянутые 10 процентов от полной выборки, то неспаренные одиночки внезапно оказывались "за бортом" - оставалось лишь ядро из сверхтекучих пар, окруженное оболочкой из избыточных атомов со spin-up.

"Это довольно неожиданное явление, которое может сигнализировать о существовании новой, экзотической формы сверхтекучести , которая, возможно, родственна соединениям электронов в нетрадиционных сверхпроводниках или "супу" из кварков, наличие которого предполагают внутри самых плотных нейтронных звезд", - говорит Халет.

Если "обыкновенные" нейтронные звезды содержат внутри себя плотно упакованные нейтроны, расположенные "впритык" друг к другу (на расстоянии их классических радиусов), то самые массивные нейтронные звезды, именуемые также кварковыми звездами (quark star, массой они приблизительно в пять раз больше, чем масса нашего Солнца), вынужденные дополнительно "уплотняться" (даже при той же массе, что и у "обычной нейтронной звезды", кварковые звезды должны выглядеть намного компактнее), могут "раздавливать" внутри себя даже сами нейтроны. При этом некоторые физики-теоретики полагают, что мощнейшая гравитация этих звезд переводит их вещество в состояние, названное "странной материей" ("strange matter") - плотный сверхтекучий сплав "нижних", "верхних" и "странных" кварков (up quarks, down quarks и strange quarks), не удерживаемых уже в пределах "нуклонной" упаковки по три, а свободно перемещающихся по всей области высокой плотности.

На иллюстрации:
Трехмерное изображение фазы разделяющегося атомного облака. Высокий центральный пик состоит из соединенных фермионных атомов лития-6, он, как полагают, отмечает сверхтекучее состояние. Более умеренные пики с обеих сторон от центрального (также как и небольшое возвышенное окружение вокруг основания) обозначают присутствие неспаренных атомов, которые откололись от единой центральной области. "Эффектное" световое пятно на заднем плане представляет собой луч исследовательского лазера, с помощью какового обычно и зондируют подобное облако. Изображение Университета Райса с сайта www.sciencedaily.com

Источники:
Ultracold test produces long-sought quantum mix. Unbalanced superfluid could be akin to exotic matter found in quark star - News & Media Relations - Rice University
First Experimental Success of a Superfluid - Slashdot

Ссылки:
Эти странные странные звезды... - С. Б. Попов, М. Е. Прохоров
Массы и радиусы кварковых звезд - АНКа Дня
Нейтронные звезды - Обзоры Astro-Ph
Основы квантовой механики - Phys.Web.Ru
Сверхтекучесть

Статья

Впервые удалось получить "стадо" из частиц-индивидуалистов

Американские ученые сообщили о том, что им впервые удалось наблюдать образование так называемого "фермионного конденсата", составленного из пар атомов в охлажденном газе. В течение ряда лет существовало мнение о родственности явлений сверхпроводимости (с которой связаны фермионы) и бозе-конденсации. Теперь это может помочь в создании сверхпроводящих материалов, имеющих самое широкое практическое применение.

Справка

Нейтронные звезды

- очень компактные и плотные объекты с массами около полутора солнечных и радиусом порядка 10 километров. Плотность в центре такой "звезды" в несколько раз превышает ядерную. В основном нейтронные звезды состоят из вырожденных нейтронов с малой примесью вырожденных протонов и электронов и только самые внешние слои - твердая кора - содержат железо с примесью Cr, Ni, Co. Гидростатическое равновесие в них поддерживается давлением вырожденного нейтронного газа. Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд (в несколько раз превышающих массу Солнца). Большинство известных на сегодня нейтронных звезд являются пульсарами (обнаружены в 1967 году).

Справка

Кварки

Кварки и антикварки наряду с лептонами принадлежат к числу самых фундаментальных (неделимых, а точнее говоря, бесструктурных с точки зрения современной физики) компонентов окружающей нас материи и имеют по шесть различных разновидностей или "ароматов": "верхний" (up), "нижний" (down), "странный" (strange), "очарованный" (или "чармированный", charm), "красивый" (beauty или bottom) и "истинный" (truth или top), - и обычно объединяются в пары или троицы, формируя другие частицы - мезоны и барионы, которые скрепляются за счет ядерных сил (или "цветных", иначе говоря, сильных взаимодействий, переносчиками которых являются другие частицы - глюоны). Так, мезоны содержат кварк и антикварк, в то время как барионы состоят из трех кварков или трех антикварков. Два "верхних" и один "нижний" кварк образуют протон, а странный кварк и антикварк в совокупности дают отрицательный каон (ка-мезон).

Дословно

Дебора Джин

Это открывает захватывающие перспективы для изучения сверхпроводимости и сверхтекучести в экстремальных состояниях, которые никогда не рассматривались прежде...

Сила связей в нашем фермионном конденсате, если ее привести к соотносимым массам и плотности, соответствовала бы сверхпроводнику комнатной температуры. Отсюда можно сделать оптимистический вывод: фундаментальная физика, которую мы изучаем посредством фермионных конденсатов, в конечном счете поможет создать сверхпроводящие материалы, имеющие практическое применение.

News Releases from NIST

Статья

Черные дыры могут содержать совершенную жидкость

Черные дыры - это самые экстремальные и загадочные объекты во Вселенной, они то и дело удивляют ученых. Теперь выяснилось, что материал, содержащийся в черных дырах, можно уподобить "совершенной жидкости" с ультранизкой вязкостью. При этом температура внутри черной дыры соответствует 2 триллионам градусов Цельсия - при такой экстремальной температуре обычное вещество полностью разрушается и превращается в "суп" из субатомных частиц.

Статья

Музыка сверххолодных атомов

Американские ученые из Университета Дьюка экспериментально наблюдали сверхтекучесть вырожденного квантового газа, образованного атомами с полуцелыми спинами. Они работали с резонансным конденсатом, созданным из атомов лития-6. Именно эту новую форму квантового конденсата несколько месяцев назад впервые получила группа Деборы Джин.

Статья

В лаборатории получено принципиально новое - "супертвердое" - состояние вещества

Физики из Пенсильванского университета получили принципиально новое - "супертвердое" - состояние вещества путем охлаждения гелия-4 до ультрахолодных температур. Супертвердое тело ведет себя подобно сверхтекучей жидкости (которая течет без сопротивления), но имеет все характеристики кристаллических веществ. Это означает, что теперь можно наблюдать конденсацию Бозе-Эйнштейна не только в газах и жидкостях, но и в твердых телах.

Статья

Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.

Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.

Статья

Последняя нерешенная проблема классической физики близка к решению благодаря сверхтекучему гелию

Это кажется невероятным, но теории гидродинамической турбулентности в завершенном виде не существует до сих пор, созданы только так называемые полуэмпирические теории турбулентности. Вообще это является одной из важнейших проблем современной теорфизики. Теперь сделан важный шаг в описании турбулентности в сверхтекучем гелии-3, что может помочь, наконец, в решении проблемы турбулентности и в классических жидкостях.

Статья

Открыт новый тип взаимодействия среди кварков

Физикам, работающим в лабораториях Организации исследований в области высоких энергий KEK в Японии, удалось обнаружить новый тип взаимодействия среди самых фундаментальных частиц - кварков.

Статья

В Антарктиде ищут антиматерию

Ученые в Антарктиде осуществили запуск высотного аэростата гигантских размеров. Цель научного эксперимента - постараться приблизиться к пониманию генезиса антивещества в космосе и найти возможные свидетельства существования так называемого хокинговского излучения от "испаряющихся" черных дыр (в рамках теории, предложенной профессором Кембриджского университета Стивеном Хокингом).

Статья

NASA ударилось в фантастику (12 проектов)

Институт передовых концепций NASA объявил о начале первой фазы отбора предложений по развитию исследований космоса. Выступая посредником между космическим агентством и людьми, готовыми предложить революционные концепции, которые могли бы кардинальным образом изменить подход NASA к космическим исследованиям, сотрудники института выбрали 12 проектов, претендующих на то, чтобы значительно расширить границы изученного космоса.

Статья

Управляемые левитирующие капли

Техасские физики впервые построили прибор, который позволяет точно управлять движением крошечных капелек, подвешенных в магнитном поле. Этот метод обещает ускорить процесс разработки портативных устройств, способных одновременно осуществлять тысячи и даже миллионы биохимических реакций для нужд медицинской диагностики и множества иных полезных целей.

Статья

Темная энергия может быть изучена в лаборатории

Два физика - британский и канадский - утверждают, что для измерения важнейших свойств таинственной "темной энергии", которая все последнее десятилетие буквально сводила с ума астрономов и космологов, достаточно поставить простой лабораторный эксперимент. Его можно провести с помощью хорошо известных устройств, основанных на явлении сверхпроводимости.

Статья

Мюоны указывают путь к невидимой вселенной

Международная группа физиков из Брукхэвенской лаборатории сообщила о том, что в экспериментах с элементарными частицами удалось обнаружить серьезные отклонения от теоретических предсказаний, даваемых Стандартной моделью. Измерялось колебание мюонов в магнитном поле. Нарушение Стандартной модели - это уже вполне ожидаемое событие, многие ученые полагают, что благодаря этому откроются горизонты новой физики элементарных частиц.

Статья

Обнаружены первые "молекулы" среди мезонов

X(3872) не сообразуется ни с одной из известных схем, описывающих структуру субатомных частиц, и теоретики теперь стоят перед непростой дилеммой: либо вносить существенные поправки в привычную и хорошо себя зарекомендовавшую Стандартную модель элементарных частиц, либо признать, что мы имеем дело с неведомым типом мезона, который содержит четыре кварка - тетракварком.

Статья

Зубы Супермена могут служить сверхпроводником

Британские исследователи выяснили, что фосфор, элемент, как известно, содержащийся в человеческих зубах, может в принципе выступать в роли сверхпроводника. Правда человеку потребовалась бы мощь какого-нибудь Супермена, чтобы сжать свои зубы с силой, достаточной для достижения необходимого эффекта, поскольку переход в сверхпроводящее состояние произойдет лишь при давлении около 2,5 мегабар.

Статья

Черной дырой стать не так-то просто

Одна из сверхмассивных звезд, превосходящая по массе наше собственное Солнце примерно в 40 раз, вместо черной дыры сформировала "всего лишь" нейтронную звезду. Это открытие показывает, что образование собственно черных дыр связано с процессами более редкими и сложными, чем считалось до сих пор.

Статья

Землю просветят с помощью нейтрино

Регистрация геонейтрино дает возможность получить первую достоверную информацию о химическом составе земных глубин. Также открывается путь к нейтринному сканированию земных недр в разных сечениях, своего рода нейтринной томографии нашей планеты.

Статья

Раскрыта тайна самых раскрученных звезд

Новые наблюдения позволили получить ответ на вопрос о том, благодаря чему специфические космические объекты, называемые миллисекундными пульсарами, так здорово раскручиваются.

Статья

Найден мощнейший источник гравитационных волн

Удалось найти свидетельство того, что два белых карлика облетают друг друга по столь тесной орбите, что вот-вот сольются, устроив космический катаклизм. О J0806 говорят как о главном кандидате для экспериментов, целью которых будет непосредственное обнаружение еле уловимой "ряби", что сотрясает пространство-время.

Статья

Дутый термояд

Сообщения о научных сенсациях могут подолгу будоражить воображение широкой публики, однако при этом решительно не приниматься научным сообществом. Первооткрыватели так называемого "пузырькового термояда" в свое время, казалось, лишились каких-либо шансов на признание, однако группа не только не бросила своих экспериментов, но и завоевала новых сторонников из стана бывших скептиков. К тому же дальнейшие исследования взялось субсидировать знаменитое подразделение Пентагона DARPA.

Статья

Наука-2004: марсоходы, хоббиты, пульсары, конденсат из фермионов...

Традиционный перечень журнала Science включает десятку наиболее ярких достижений науки уходящего года. Первое место в новом рейтинге заняли итоги исследования марсианской поверхности с помощью бортовой аппаратуры американских марсоходов-роверов Spirit и Opportunity, а также европейской орбитальной станции Mars Express.

Статья

Искусственное ускорение ядерного распада

Японским физикам впервые удалось заметно увеличить скорость естественного распада ядер радиоактивного элемента, не подвергая их никаким экстремальным воздействиям. Они сумели загнать атомы бериллия-7 во внутреннюю часть почти сферических шестидесятиатомных молекул углерода, так называемых фуллеренов. В результате электронная плотность в окрестности бериллиевых ядер возросла, что вызвало прирост темпа радиоактивного распада.

Статья

Бозон Хиггса потяжелел

Международный коллектив физиков, работающих на гигантском американском протон-антипротонном коллайдере "Тэватрон", заново измерил массу t-кварка, которая оказалась несколько больше ранее принятого значения. Это объясняет негативный результат экспериментов по поиску так называемого бозона Хиггса, которые в конце прошлого десятилетия проводились в ЦЕРНе.

Статья

Датчик гравитационных волн уходит под землю

Гравитационные волны - это своего рода "рябь" в пространственно- временном континууме, которая возникает тогда, когда массивные космические тела испытывают ускорение (точнее говоря, гравитационные волны излучаются массами, движущимися с переменным ускорением). Альберт Эйнштейн предположил их существование в рамках своей Общей теории относительности еще в 1915 году. Двигаться гравитационные волны должны были со скоростью света. Однако эти волны очень слабы и их регистрация до сих пор находится на грани технических возможностей.

Статья

Получен первый "очарованный" пентакварк

Физики из немецкой лаборатории DESY обнаружили новый экзотический тип субатомных частиц - первый пентакварк, имеющий в своем составе "чармированный" (или "очарованный" - charm) кварк. Свидетельство существования такого "чармированного пентакварка" с массой около 3,1 ГэВ нашла международная коллаборация H1 в ходе экспериментов по электрон-протонным столкновениям на ускорителе HERA.

Статья

Физики доказали, что рукописи не горят

Известный популяризатор науки и специалист по черным дырам Стивен Хокинг на пару с Кипом Торном, по всей видимости, проспорил Джону Прескиллу полное собрание томов Британской энциклопедии. В 1997 году эти три космолога заключили между собой ставшее вскоре широко известным пари относительно того, исчезает или нет информация, поглощаемая черными дырами вместе с материальными носителями, то есть меняется ли вообще внутреннее состояние черной дыры в зависимости от конкретных характеристик частиц, которые ею поглощены.

Статья

Свежеоткрытые супертяжеловесы, счастливые номера и уникальный сверхизотоп

В российской лаборатории были получены ядра двух новых сверхтяжелых химических элементов. Каждое из них содержит гораздо большее число протонов и нейтронов, чем ядра любых элементов, встречающихся в естественных условиях на Земле. Это открытие дарит новую надежду исследователям, собирающимся заполнить некоторые очевидные "лакуны" в периодической таблице, в которой теперь находят "острова стабильности" - необычайно устойчивые ядра среди сверхмассивных элементов, с которыми связаны новые необычные химические свойства и атомные формы.

Статья

Итальянские физики объявили о рекордном производстве гиперядер

Гиперядра - это ядерноподобные системы, в которых один или несколько нуклонов замещены гиперонами. Приблизительно 100 тысяч гиперядер были получены в ходе эксперимента, названного FINUDA. Существует мнение, что в ходе Большого взрыва в огромном количестве рождались странные кварки. Если удастся продемонстрировать, что объекты, подобные hydrogen-7-lambda, достаточно устойчивы, то это позволит ответить на многие вопросы, касающиеся странного ядерного вещества в ранней Вселенной.

Статья

Ученые нашли "звезду-спринцовку", подражающую черным дырам

Астрономы наблюдали нейтронную звезду Circinus X-1, испускающую струи вещества со скоростью, очень близкой к скорости света. Это самый быстрый поток вещества, когда-либо наблюдаемый от объекта в нашей Галактике, скорость сравнима со скоростью самых быстрых джетов, исторгаемых ядрами других галактик. Однако в тех галактиках струи порождаются сверхмассивными черными дырами, масса которых составляет миллионы и даже миллиарды солнечных масс.

Статья

Обнаружен первый двойной пульсар

Самый первый двойной пульсар был обнаружен международной командой астрономов из Великобритании, Австралии, Италии и США. Открытие позволит провести более точную проверку истинности Общей теории относительности, а также впервые изучить магнитосферу пульсара.

Статья

Новый кварктет: субатомные причуды в семействе пентачастиц

Удалось обнаружить никогда прежде не виданную элементарную частицу, составленную из пяти кварков и антикварков. Случаи рождения приблизительно 40 частиц нового типа были выявлены при анализе миллионов протон-протонных столкновений на сверхмощном протонном синхротроне в CERN. Это свидетельство в пользу существования ранее теоретически предсказанного целого семейства таких частиц.

Статья

"Интеграл" нашел новый класс астрономических объектов

Речь идет о бинарных звездных системах, составной частью которых является черная дыра или нейтронная звезда, заключенных в плотный кокон из холодного газа. Из-за подобного кокона эти объекты остаются невидимыми для традиционных телескопов, однако "Интеграл" как раз и был задуман так, чтобы изучать подобные скрытые высокоэнергетичные явления во Вселенной, выдающие себя только посредством потоков гамма-излучения (недаром его окрестили "охотником за черными дырами").

Статья

Разрешена одна из загадок космических лучей

Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.

Статья

Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе

90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.

Статья

Большой взрыв руками физиков-ядерщиков: подтверждено получение кварк-глюонной плазмы

Недавние контрольные эксперименты добавили уверенности "творцам Большого взрыва" из Брукхэвена: похоже, им действительно удалось получить кварк-глюонную плазму - то есть материю, находящуюся в принципиально новом состоянии. Согласно современным теориям, кварк-глюонная плазма существовала только в первые 10^-5 с после Большого взрыва. Когда-то предрекали, что подобные эксперименты могут привести чуть ли не к концу всей нашей Вселенной или, по меньшей мере, к формированию микроскопической черной дыры, которая затем затянет внутрь себя все, до чего сможет дотянуться.

Статья

Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы

Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.

Статья

Микроквазар ворвался в нашу Галактику из соседнего шарового скопления

Астрономы проследили путь нейтронной звезды и ее спутника, звезды-компаньона, вещество которой нейтронная звезда активно поглощает (Скорпион X-1). В настоящее время эта парочка мчится через нашу Галактику, но ученые считают, что она присоединилась к Млечному пути около 30 миллионов лет назад, а до этого была выброшена из удаленного звездного кластера.

Статья

Капли сверхплотного кваркового вещества прошивают Землю насквозь

Исследователи выявили два сейсмических события, которые, как они считают, могли быть вызваны исключительно проходом сквозь Землю кварковой материи - формы вещества, до сих пор не обнаруженной в экспериментах. Впрочем, есть свидетельство того, что такая странная кварковая материя встречается в космосе, среди некоторых экзотических звезд.

Статья

Проблемы с переносчиком слабых взаимодействий

Новые точные измерения, проведенные исследователями из Рочестерского университета, заставили пошатнуться здание Стандартной модели физики элементарных частиц, верой и правдой служившей ученым на протяжении многих десятилетий. Бен Килминстер и профессор Кевин Макфарланд использовали ускоритель частиц в Fermilab, чтобы достичь рекордной точности, достаточной для выявления некоторых характеристик распада top-кварка, самой тяжелой из частиц, известных физикам.

Статья

Раз в 10 000 лет Земля купается в темной материи

Солнечная система в своем движении через космическое пространство может регулярно сталкиваться с чрезвычайно разреженными скоплениями экзотических элементарных частиц, сохранившимися со времен раннего детства Вселенной. Об этом свидетельствуют вычисления швейцарских физиков.

Статья

В эксперименте наблюдалось массовое нарушение комбинированной четности

Физики, работающие в Стэнфордском центре линейных ускорителей, впервые обнаружили чрезвычайно сильные различия между распадами частиц обычной материи и антиматерии. Этот результат очень важен не только для физики элементарных частиц, но и для космологии. В нынешней Вселенной антивещество практически отсутствует - предполагается, что оно исчезло в течение первых мгновений после Большого взрыва.

Статья

Землю поливают дожди из маленьких черных дыр

Высокоэнергетические космические лучи, вторгающиеся в атмосферу Земли, могут формировать микроскопические черные дыры, заявляют греческие и российские ученые. Ученые считают, что такие черные мини-дыры могли бы помочь объяснить загадочные результаты, полученные датчиками космического излучения в Боливийских Андах и на Памире - речь о так называемых "кентаврах".

Статья

"Частица бога" не откроет тайну американцам

Один из ключевых вопросов современной физики высоких энергий - подтверждение или опровержение существования теоретически предсказанной еще в 1964 году экзотичной субатомной частицы, называемой бозоном Хиггса. Предполагается, что бозон Хиггса сыграл основную роль в механизме, посредством которого некоторые частицы (кварки, лептоны) во время Большого взрыва приобрели массу, а другие остались безмассовыми (фотоны).

Статья

Физики открыли "мятежную" субатомную частицу

На линейном ускорителе в Стэнфорде идентифицировали новую субатомную частицу D_s (2317). Эта частица представляет из себя необычный "сплав" "очарованного" кварка и "странного" антикварка. Ее масса оказалась существенно ниже, чем можно было бы ожидать. В качестве альтернативы рассматривается и такая возможность: частица могла бы быть в новом, до настоящего времени невиданном состоянии - ассоциация четырех кварков.