Итальянский эксперимент PVLAS, изучающий влияние магнитного поля на распространение светового луча в вакууме, обнаружил непонятное изменение поляризации света. Результат не только не вписывается в Стандартную модель физики элементарных частиц, но и находится в противоречии с некоторыми другими экспериментами.
Известный из школьного курса физики принцип суперпозиции гласит, что электрические поля от разных источников друг на друга не влияют. Поскольку свет — это электромагнитная волна, то, значит, электрические или магнитные поля никак не могут мешать распространению луча света в вакууме. Что и подтверждается опытом.
Квантовая теория, однако, вносит свои коррективы в этот закон. Она предсказывает, что из-за квантовых флуктуаций слабое воздействие внешних полей на световой луч всё же возникнет. Правда, сила этого воздействия будет существенной только при большой энергии пролетающих квантов света (в рентгеновском диапазоне и выше), а для обычного оптического излучения она пренебрежимо мала.
Впрочем, физики-теоретики горазды на выдумки. Например, они придумали модель нашего мира, которая во всем идентична общепринятой Стандартной модели, только в ней дополнительно присутствует новая очень легкая элементарная частица. Эта частица обладает удивительным свойством: она взаимодействует только с фотонами, причем так редко, что до сих пор остается незамеченной. И единственный способ, согласно модели, увидеть проявления этих частиц как раз и заключается в пропускании луча света сквозь область магнитного поля и наблюдении каких-либо изменений его поляризации.
Экспериментаторы, которые по долгу профессии не могут мириться с такой брешью в картине мира, прикладывают все усилия, чтобы обнаружить или отвергнуть существование этих частиц. С этой целью предпринят и итальянский эксперимент PVLAS, о результатах которого рассказывается в свежем препринте hep-ex/0512022.
В этом эксперименте лазерный луч строго определенной линейной поляризации проходит через вакуумную камеру длиной в 1 метр с магнитным полем напряженностью 5 Тесла. На выходе (а точнее, после многократного прохода туда-сюда) снова измеряется его поляризация. Чувствительность аппаратуры столь высока, что способна заметить изменение поляризации всего на одну десятитриллионную долю за один проход!
Вообще говоря, похожих опытов по поиску «чего-нибудь аномального» проводилось немало, и обычно в научно-популярных новостях после предыдущей фразы пишут: «... но даже с такой точностью ничего зарегистрировано не было».
Но тут всё оказалось гораздо интереснее. В эксперименте PVLAS отклонение было зарегистрировано. Причем оно наблюдалось не в одном-двух случаях, а стабильно на протяжении трех лет, с 2001-го по 2004 год, а также в 2005 году после модернизации эксперимента (последние данные, впрочем, еще до конца не обработаны). Кроме того, присутствие сигнала подтверждалось многочисленными перекрестными проверками. Если это отклонение описать в духе предложенных выше моделей, то можно даже примерно вычислить массу новой гипотетической частицы: порядка одного миллиэлектронвольта.
Казалось бы, можно смело заявлять об открытии, причем не просто новой частицы, а целой новой главы в физике элементарных частиц. Однако авторы не торопятся со столь сенсационными утверждениями, и на то есть веские причины.
Во-первых, эти результаты находятся в противоречии с результатами прямого (и безуспешного) поиска таких частиц в потоке солнечного излучения (эксперимент CAST, Physical Review Letters, 94, 121301, 1 April 2005). Как понять в этом контексте результат итальянцев, неясно.
Во-вторых, авторы честно замечают, что сама их установка, в силу невыясненных причин, тоже могла привести к непредвиденному изменению поляризации света. Как разделить настоящее явление вне Стандартной модели и артефакт эксперимента, пока непонятно. По-видимому, потребуется проверка этих результатов в других независимых экспериментах. Судя по их длительности, окончательный ответ на этот вопрос, скорее всего, отодвинется на несколько лет.
Стоит отметить, однако, что эта история иллюстрирует важную идею: для глубинной проверки устройства нашего мира не обязательно работать на ускорителях высоких энергий. Порой многое можно узнать и с помощью сверхчувствительного детектора, измеряющего слабый сигнал в течение длительного времени.
Игорь Иванов
|
Последние новости: Физика, Игорь Иванов
Астрономические наблюдения недели
Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):
Новости науки по темам:
антропология,
археология,
астрономическая научная картинка дня,
астрономия,
биология,
биотехнологии,
генетика,
геология,
затмения,
информационные технологии,
космос,
лингвистика,
математика,
медицина,
нанотехнологии,
наука в России,
наука и общество,
Нобелевские премии,
палеонтология,
психология,
технологии,
физика,
химия,
эволюция,
экология,
энергетика,
этология
Новости науки по авторам:
Дарья Баранова,
Вера Башмакова,
Александр Бердичевский,
Максим Борисов,
Варвара Веденина,
Александр Венедюхин,
Михаил Волович,
Алексей Гиляров,
Николай Горностаев,
Юрий Ерин,
Анастасия Еськова,
Дмитрий Замолодчиков,
Игорь Иванов,
Мария Кирсанова,
Дмитрий Кирюхин,
Александр Козловский,
Алексей Левин,
Андрей Логинов,
Лейла Мамирова,
Александр Марков,
Мария Медникова,
Вадим Мокиевский,
Максим Нагорных,
Елена Наймарк,
Петр Петров,
Александр Пиперски,
Константин Попадьин,
Сергей Попов,
Роман Ракитов,
Татьяна Романовская,
Александр Самардак,
Александр Сергеев,
Андрей Сидоренко,
Даниил Смирнов,
Любовь Стрельникова,
Алексей Тимошенко,
Мария Шнырёва
Новости науки по месяцам: 2012 II, I
2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
Научные новости у наших партнеров:
«Биомолекула», «В мире науки», «Вокруг света», Газета.ру, Грани.ру, Лента.ру, «Наука и жизнь», «Популярная механика», Gzt.ru
|  | |
Подробнее
e-mail: 
