Телескопът IceCube изключи „нова физика“ в квантовите свойства на гравитацията

„Не открихме в данните от IceCube значителни аномалии в неутринните осцилации (превръщането на едни типове от тези частици в други техни вариации), които потенциално биха посочили наличието на неизвестни на теоретиците характеристики в работата на силата на гравитацията на квантово ниво. Освен това не открихме и следи от съществуването на различни дефекти в структурата на пространство-времето“, пишат изследователите.

Неутриното са най-леките и многобройни елементарни частици, които взаимодействат със заобикалящата ги материя само чрез гравитация и така наречените слаби взаимодействия. В средата на миналия век физиците установиха, че има три вида такива частици – тау, електронни и мюонни неутрино и антинеутрино.

Малко по-късно учените откриха, че неутриното от различни видове могат периодично да се превръщат едно в друго. Самият факт на съществуването на този процес, т.нар. неутринни осцилации, показва, че тези частици имат ненулева маса, което не се вписва в Стандартния модел на физиката на частиците. За да се определи тази маса, в момента се изграждат нови големи детектори за неутрино, като например японската установка Hyper-Kamiokande и американския проект DUNE.

Търсене на аномалии в квантовата гравитация

Все още тези детектори не са построени, което принуждава учените да търсят други подходи за търсене на „нова физика“ в поведението и трансформациите на неутриното. Например група физици под ръководството на професора от Технологичния институт на Джорджия в Атланта (САЩ) Игнацио Табоада използвали неутринни осцилации, за да търсят аномалии в характеристиките на работата на силата на гравитацията на квантово ниво.

Както отбелязват физиците, в миналото учените смятали, че проявите на квантовата гравитация не могат да бъдат видени и изследвани, освен ако материята не се приведе в състоянието, в което е била непосредствено след Големия взрив. Екипът на неутринния телескопа IceCube е открил теоретични доказателства, че това правило може да се нарушава в случая с осцилации на неутрино с високи енергии, които са пътували до Земята от извънгалактични източници в продължение на много милиарди години.

Водени от тези идеи, учените изучили целия набор от данни, събрани от IceCube през първите осем години от неговата работа – от 2010 до 2018 г., и определили честотата на трансформации на различни вариации на неутрино в други видове от тези частици. След това изследователите сравнили тези данни с резултатите от изчисляването на неутринните осцилации с помощта на Стандартния модел и седем различни варианта на „нова физика“, които допускат различни аномалии в работата на гравитационната сила на квантово ниво.

Оказало се, че нито един от алтернативните варианти не съвпада с данните от реални измервания, което изключва възможността за съществуването на предложените от тях аномалии в квантовата гравитация в много широк диапазон от параметри. Това значително стеснява полето за по-нататъшни търсения на „нова физика“ в свойствата на неутриното, обобщават професор Табоада и колегите му.