Революция в физике? Японские ученые открыли уникальную «частицу Богини Солнца»

Высокоэнергетическая частица богини Солнца — что выяснили ученые?

Открытая учеными частица обладает энергией, в миллион раз превышающей ту, которую могут генерировать даже самые мощные ускорители частиц человечества.

Похоже, что она упала на Землю в потоке других, менее энергичных частиц. Как и упомянутая выше частица «о боже», эти частицы приходят из далеких областей космоса и известны как космические лучи.

Ученые назвали частицу «Аматерасу» в честь Аматерасу Ōмиками, богини Солнца и Вселенной в японской мифологии, имя которой означает «сияющая в небесах».

Таким образом, частицу и стали в обиходе называть «частицей богини солнца».

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Подобно богине, в честь которой ее назвали, частица окутана тайной.

Ее первооткрыватели, включая исследователя из Университета Осака Тосихиро Фудзии, не знают, откуда взялась эта частица и что она собой представляет.

Они также до сих пор не знают, какой бурный и мощный процесс мог привести к появлению такой энергичной частицы, как Аматерасу.

«Это наиболее мощно заряженная частица, из когда-либо обнаруженных», — констатировал Фудзии.

Однако, по его словам, подобно тому, как Аматерасу, согласно синтоистской традиции, приписывается создание Японии, частица богини солнца поможет привести к возникновению совершенно новой ветви астрофизики высоких энергий.

Откуда взялась настолько мощная космическая частица

Высокоэнергетические космические лучи и так крайне редки, но частица Аматерасу, по словам Фудзии, обладает таким уровнем энергии, который не наблюдался за все 30 лет наблюдений космических лучей.

Поэтому, когда частица была зафиксирована, ученые поначалу подумали, что речь идет о какой-то ошибке.

Данные были получены с помощью эксперимента Telescope Array, включающего в себя 507 детекторов, расположенных на площади около 700 кв км высокогорной пустыни округа Миллард, штат Юта.

Массив телескопов занимает уникальное положение для обнаружения космических лучей сверхвысоких энергий. Он расположена на высоте около 1200 м, которая позволяет вторичным частицам максимально развиться, но еще не начать распадаться. Его расположение в Западной пустыне штата Юта обеспечивает идеальные атмосферные условия по двум причинам: сухой воздух имеет решающее значение, поскольку влажность поглощает ультрафиолетовое излучение, необходимое для обнаружения; темное небо в этом регионе имеет большое значение, поскольку световое загрязнение создает слишком много шума и заслоняет космические лучи.

«Я думал, что это моя ошибка или баг, но потом, проверив детали события, я с радостью обнаружил, что это не ошибка», — рассказывает Фудзии.

Частица Аматерасу имеет энергию 224 эксаэлектрон-вольт (ЭэВ). Для сравнения, один ЭэВ равен 10¹⁸ электрон-вольт. Это ставит Аматерасу на один энергетический уровень с самым энергичным из когда-либо обнаруженных космических лучей. Это как раз та самая частица «о боже», обнаруженная в 1991 году камерой Fly’s Eye на полигоне Дагвей (штат Юта). Энергия последней составила 320 эВ.

Интересно и то, что частица богини Солнца прибыла на Землю с направления, в котором нет каких-то особых астрофизических объектов или заметных событий.

«Если проследить траекторию частицы в поисках предполагаемого источника, то не найдется ничего достаточно высокоэнергетичного, чтобы его произвести», — поясняет профессор Джон Мэтьюс из Университета штата Юта и соавтор исследования.

Поэтому ученым неясно, что привело к ее появлению.

Фудзии уже набросал несколько направлений для возможных дальнейших исследований. Но он допускает, что для того, чтобы объяснить эту невероятную частицу, придется выйти за пределы Стандартной модели физики частиц.

По его словам, столь мощную частицу могло породить какое-то «сверхэнергетическое» явление, например, колоссальный гамма-всплеск или выброс энергии из сверхмассивной черной дыры в центре активного галактического ядра.

Но ученый также допускает и более фантастический сценарий. Например, распад сверхтяжелой темной материи, которая состоит из частиц, которые пока неизвестны современной физике, а следовательно, не описаны Стандартной моделью.

«То, что мы привыкли считать источниками колоссальной энергии, например, сверхновые звезды, не обладают достаточной мощью для того, чтобы генерировать такие частицы, — поясняет Мэтьюс. — Необходимо огромное количество энергии, очень высокие магнитные поля, чтобы удержать частицу, пока она ускоряется».

«Частица богини Солнца должна быть важным посланником Вселенной о чрезвычайно энергичных явлениях, но нам необходимо выяснить происхождение этой загадочной частицы», — заключает Фудзии.

Детекторы проекта Telescope Array в штате Юта недавно подверглись модернизации. Их чувствительность выросла в четыре раза. Также ученые намерены подключить к поиску экзотических космических лучей и другие обсерватории.

Это дает надежду на то, что удастся вновь зафиксировать частицу «богини Солнца» и лучше понять природу ее происхождения.

«Я лично очень рад тому, что нашел новую загадку в науке, которую можно разгадать», — подводит итог Фудзии.

Ранее NV Техно писал о том, что спустя десятилетия работы международной группе физиков удалось измерить массу W-бозона. Оказалось, что частица обладает большей массой, чем предсказывала Стандартная модель, — это может привести к фундаментальному сдвигу в науке.

W-бозон — элементарная частица, отвечающая за слабое взаимодействие, — может быть на 0,09% тяжелее, чем предсказывала Стандартная модель.

На первый взгляд разница кажется несущественной. Но для физики это отклонение огромно. Если результат подтвердится, мы окажемся на пороге первого серьезного изменения законов физики элементарных частиц за последние полвека.

W-бозон вместе со своим «двоюродным братом» Z-бозоном, участвует в большинстве типов ядерных реакций вроде термоядерного синтеза, питающего наше Солнце.

Эти элементарные частицы переносят слабое ядерное взаимодействие. А это — одна из четырех фундаментальных сил природы, которая является одним из столпов, на котором стоит Стандартная модель.