Недра Земли пригодятся в поисках пятого взаимодействия
Ларри Хантер (
Начнём с конца. Частицы бывают с массой, энергией и импульсом. При этом даже если массы у них нет (фотон), то при изменении всех касающихся их расстояний и промежутков времени в одинаковое число раз их свойства всё равно сохраняются.
Чёрные стрелки указывают направление спинов электронов в мантии, а лиловая — местонахождение экспериментального лабораторного оборудования. (Иллюстрация Daniel Ang, Larry Hunter, Amherst College.)
В 2007 году американский физик Говард Джорджи (
Г-н Хантер создал карту спинов электронов глубоко в коре нашей планеты, которую он надеется использовать как для поиска пятого взаимодействия, так и для обнаружения нечастиц, кои могут быть носителями именно такого, пятого взаимодействия.
Как может выглядеть «пятая сила»? Предположительно, она может быть похожей на магнетизм, однако не так быстро ослабевающий с ростом расстояния между взаимодействующими телами. Почему «не так быстро»?
Электромагнитные поля порождаются двумя частицами, которые обмениваются виртуальными фотонами, появляющимися из небытия и тут же исчезающими в нём же. Если же такими виртуальными частицами, как полагает ряд физиков, могут быть нечастицы, то обмен ими и будет порождать пятое фундаментальное взаимодействие. В силу того что масса нечастицы, если бы её смогли найти, зависела бы от способа её измерения (см. эффект
Теоретики полагают, что пятая сила должна «подсказать» количество энергии, необходимое для изменения спина электрона или нейтрона, в силу взаимодействия с другой далёкой частицей. Пока такие опыты проводились со спином нейтронов в лаборатории, однако в масштабах нескольких метров они не дали положительных результатов.
«Мы осознали, что сможем получить источник значительно бóльших размеров, если используем целую планету, Землю», — комментирует свои поиски Ларри Хантер. Экстремальные условия земной мантии могут оказать воздействие на спин электронов в различных минералах, что повлияет на магнитное поле Земли. То есть, наблюдая за геомагнитными данными, можно сделать вывод о спине таких электронов и о том, как их спины должны взаимодействовать с частицами в лаборатории посредством пятого взаимодействия. Правда, когда учёные объединили результаты трёх предшествующих лабораторных опытов по поиску таких электронов в мантии Земли (с помощью удалённого взаимодействия), то ничего не обнаружили.
Это значит, уверен г-н Хантер, что пятая сила должна быть очень слабой. Наложенные проведёнными экспериментами ограничения показывают, что она должна быть в миллион раз слабее, чем гравитация, то есть для её несомненного детектирования нужно использовать значительно более чувствительную аппаратуру, над чем исследователи и намерены поработать.
Отчёт об исследовании опубликован в журнале
Подготовлено по материалам