Някои физици са изненадани, че две сравнително скорошни открития са привлекли толкова много внимание: космическата инфлация, постоянното разширяването на вселената, и бозона на Хигс, който дава маса на други частици. Разбира се, на откриването на опияняващ и много интересно, но не е тайна, че те са доста скучно. Физиците са уморени от стандартния модел, и се счита от мнозина за физиката като цяло би било добре, ако бозона на Хигс не е намерен.

Тези констатации показват, че нашите основни теории, за да обясни поведението на малки и големи - Големия взрив и Стандартния модел на елементарните частици и сили - точна и добре установена. Но космическата инфлация и бозона на Хигс няма да помогне обедини тези явления и да отговори на най-дълбоките въпроси на космоса.

"Стандартният модел, в сегашния си вид, може да не е добре да обясни защо Вселената е така, както го познаваме", -

каза Марк Месие, професор по физика в университета в Индиана.

За да се излиза извън рамките на моделите, които имаме, отвъд Стандартния модел, ние искаме резултати, ние не очакваме. И когато става въпрос за неочаквани резултати, можем да видим само едно нещо: неутрино. Тези частици са широко разпространени и много странни, и те постоянно ни бомбардират.

Като почти ефимерен, неутрино, може сериозно да промени визията ни за Вселената, ако физика може да отговори на четири основни въпроса:

1. Като обикновен въпрос засяга неутрина?
2. Това оборудва масата неутрино?
3. Живеят там antineutrinos от нормалния живот на неутрино?
4. Могат ли тези призрачни частици да бъдат свои античастици?

Стандартният модел, че физиците подхранвани с 50-те години на миналия век, с всички кварки, лептони и сила прехвърляне на частиците, за да се отговори на тези въпроси не могат. Големи неутрино експерименти в САЩ, Япония и Европа, да събират данни и да се подготвят за решаване на тези проблеми. Тези инициативи могат не само да разреши загадката на призрачни частици, но и ни водят към друг въпрос за същността на нещата.

Какво не е наред с неутрино?

Въпреки това, най-странни свойства на неутрино е, че те не е задължително да сложи край на пътуването си точно по същия начин те го започна.

Научете повече за тези частици е, че нещо не е било изключително трудно, тъй като неутрино трудни за откриване и произвеждат. Но сега има няколко начина да направите това. Експериментите могат да вземете малко по пътя от Слънцето, тъй като един детектор и други японски колеги. Или те могат да се поставят на детекторите в близост до ядрените реактори, които произвеждат електронни antineutrinos. Накрая, физиката може да започне да прокара ускорители на частици и протони с парчета от графит, в процеса създаване неутрино потоци. Скорошни експерименти все още трябва да се случи. Изкуствен лесно да се снимат неутрино, неуловим от техните роднини, но поради тяхната квантова природа на задачата за откриване неутрино е вероятността.

неутрино Аромат - електронен и мюон тау - не се разделят отделните частици, както и комбинации от различни маси неутрино. Тези маси са свързани с енергията на неутрино, като Айнщайн ни учи в E = mc². Въпреки неутрино може да се роди с opredelnie енергия и следователно с определен аромат (Sun, например, произвежда множество електрон неутрино), неутрино квантово състояние на смес от трите, усукани с течение на времето.

"Те просто са по своята същност квантово механично. Ако ти дам имейл и да поиска десет минути, ако електроните остават в ръката си, отговорът е "да", - казва Месие. - Но неутрино - не ".

Въпреки, че теглото им е пренебрежимо малък, обичайната материя може да взаимодейства с тях. Робърт Уилсън, професор по физика в университета в Колорадо, сравнява неутрина с преминаваща светлина филтъра. Някои дължини на вълните се променят, а други не са. По същия начин, някои видове неутрино могат да се придържат към обикновената материя, а други летят.

Миналия месец японските експериментатори показват, че на вибриращ ефект, откриват, че неутрино-ярко през нощта. Веднага след като електронен муха неутрино поток от слънцето към Земята, те се люшка между мюон и тау видове. Но след като те преминават през твърдата материя на планетата, някои от тях се променят в обратна посока. Това подсказва, че някои от квантово-механична трансформация получена по време на взаимодействие с материята в света, по-специално с електрони. Според Messier, електронни неутрино могат да комуникират с W-бозона, носител на слаба сила, по време на това взаимодействие.

"Това е като целувката и електроните да лети по-далеч. Тази слаба сила взаимодействие, - казва той. - W-бозон променя фазата на неговата вълна, без да променя пулса ".

LBNE експеримент ще бъде като се има предвид тези ефекти, свързани с въпроса, които водят до появата на капки електронни неутрино в средата на душата на мюон-неутрино. Ускорители Fermolab ще изпрати неутрино и половина хиляди километра на детектора с течен аргон, погребан под Южна Дакота. Това ще позволи на физиците да изследват последиците от не само материята, но и за да разберете какви въпроса взаимодейства с неутрино, на първо място.

Уилсън отбелязва, че този малък ефект има важни последствия за асиметрия между материя и антиматерия.

"Тя все още е неутрино, частица не се е променило. Но вероятността, че ще видите промяна в измерването зависи от това колко тегло през неутрина мина. "

Какво ще кажете за вашите собствени неутрино маси? Стандартният модел не мога да го обясня. Физика, може само да се каже, че неутрино са различни един от друг, но не и специфика. Ние не знаем какво е най-тежката неутрино, и какво - най-лесният. Детекторът, наречена NuMO ексцентрични ве Външен вид, или Nova, ще помогне да се определи масата на йерархията на неутрино. NuMI - е неутрино лъч от Fermilab; 14 000-тонен детектор Nova ще следи несъответствието между неутрина на оф-мюон и електронни неутрина, пристигащи.

Дори и ако в хода на тези експерименти ще бъде в състояние да генерира нови данни относно масата, физиците не може да се каже точно как се случи това масово. Тъй неутрино лесно да друго частиците, механизмът Higgs е малко вероятно да им се даде тегло, както е в случая с други частици.

"Трябва да има някакъв механизъм, който определя тяхната маса - казва Месие. - Но това, което са масите? Какво цел те следват? Какъв е редът за смесване? Това ще постави началото на редица пилотни програми, които допълнително ще изостри проблема с Стандартния модел. "

LBNE, Нова и други предстоящи експерименти разширени пукнатините до Стандартния модел не напълно се срине. И върху руините на учените се надяват да се изгради нова теория на физиката.

нарушители

В допълнение към осигуряването на известен източник калибриран неутрино греди ускорител може да произвежда неутрино. Това позволява на експериментаторите да търсят разлики в начина на тези два вида колебания частици. Разбиране на механиката на неутрино и антинеутрино трептения повдигне завесата на секретността върху асиметрията на вселената, защо тя е пълна с нещо, а не от нищо?

Физиците използват термина заплащане-паритет, или CP, говорейки на симетрия между материя и антиматерия във Вселената. Ако не е имало симетрия, няма да има вселена. Равни части материя и антиматерия, създадена по време на Големия взрив щеше да изчезне в проблясък на светлина.

"И ние би си помислил, че това е, ако не и факта на съществуването ни, че опровергава тази теория," - каза Уилсън. Случило се е нещо, което наклони везните в наша полза. Изясняване на това изисква някои ключови фигури, включително числови стойности, описвайки смес между различните вкусове на неутрино.

LBNE, чието строителство ще са необходими 857 милиона долара за 10 години, ще се измери неутрино взаимодействието с въпрос за собствените си цели, но тя също така ще помогне на физиците да учат неутрино маса йерархията на. Познаването на тези стойности ще позволи на физиците да учат грешката CP-нарушение безплатно.

Месие все още държи големи надежди за него.

"Това е най-лошия случай: всичко, което правиш - това измерва делта. В най-лошия случай, ние обновите текущата парадигма. В най-добрия, ние ще опровергае. Ние виждаме доказателство, че ние нямаме пълната картина, така че това е една красива история на масите и смесване, ние си казваме, може да е непълен. Ние трябва да се положат основите за по-добро разбиране, което се случва. "

LBNE детектор също ще се фокусира върху тези ефекти.

Докато трилиони частици непрекъснато ще текат през детектора, неутриното е толкова трудно да се открие, че хардуер LBNE на, Нова, T2K и други детектори ще работят години, преди да се измери поведението на неутрино и техните вкусове. Дори и това изисква определена сръчност: неутрино не взаимодействат директно, така че учените са ги намират в малки проблясъци, които се излъчват от други частици, неутрино, когато те удари. Наречете го аромата на частица аромат.

Детектор Super-K хвана го гледам проблясъци от синя светлина в огромен резервоар на вода Серенков радиация. Нова детектор ще използва течен сцинтилатор състои от стотици хиляди пластмасови тръби, напълнени с течност, която е осветена, когато частиците преминават през него. Fermilab инженери са разработили специален робот, който ще пълзи през тръбите и ги фиксирайте ефективно. LBNE ще използва доказани методи за наблюдаване неутрино коригирани по време ICARUS експеримент, които включват използването на мрежата при високо напрежение, потопени в течен аргон.

Каква е следващата стъпка?

Насърчаване физика отвъд Стандартния модел и подхода на потенциал велико обединение зависи от факта, че те виждат новите детектори. LBNT сигнали могат да намекват за евентуална четвърта неутрино, голяма или малка, което ще повиши нови въпроси за тъмната материя и произхода на Вселената.

Дори и обяснението на тайните на неутриното не може напълно да обясни асиметрията на материя и антиматерия, или асоциация на ядрените сили, или съотношението на тези сили на гравитацията, или какво е тъмната материя или тъмната енергия е.

Можем да си представим, съвсем правилно всичко това.

"Кеплер мислех, че най-важният въпрос в областта на науката - да се разбере защо в Слънчевата система от шест планети. Той не знае за другите две, - казва Хубер. - Сега ние знаем, че повечето звезди имат своя собствена планета. По същия начин, днес ние не знаем на много въпроси и много отговори, сто, двеста години те ще бъдат глупост. Или няма да бъде. "

Въпреки, че Големия адронен ускорител успешно открили бозона на Хигс - всъщност, това е защо тя е построена - тя все още не е в състояние да достигнат до границите на Стандартния модел. По същия начин, теоретици се надяват да излиза извън рамките на това, Huber предлага физици преминат от гигантски колайдер пръстени за събиране на мюони, мюон ускорители и "неутрино фабрика", можете да създадете големи и точни лъчи от неутрино.

"Максимално точно измерване на неутрино - това е един добър начин - казва той. - Очевидно е, че най-неутрина се подготвят изненади за нас един по един ".