Супергевівські заряджені гравітино можуть бути давно нахабною відповіддю на темну речовину.
Темна речовина залишається однією з найбільших загадок фундаментальної фізики. Багато теоретичних пропозицій (Axions, Wimps) та 40 років широкого експериментального пошуку не пояснили, що таке темна речовина. Кілька років тому теорія, яка прагне об’єднати фізику частинок та гравітацію, вносила кардинально іншу можливість: надмірно, електрично заряджені гравітинос як кандидатів у темну речовину.
Нещодавній документ у Дослідження фізичного огляду Вчені з Варшавського університету та Інститут гравітаційної фізики Макса Планка показують, що нові підпільні детектори, зокрема детектор JUNO, який незабаром почне приймати дані, добре підходять для виявлення заряджених Gravitinos Gravitinos, хоча вони були розроблені для фізики нейтрино. Симуляції, що містять фізику елементарних частинок з вдосконаленою квантовою хімією, свідчать про те, що гравітіно залишить сигнал у унікальному та однозначному.
У 1981 році лауреат Нобелівської премії Мюррей Гелл-Манн, який запровадив кварки як фундаментальні складові речовини, зауважив, що частинки стандартної моделі-штату та лептони-в межах суто математичної теорії, сформульованих на два роки раніше: n = 8 супергравітації, відзначається її максимальною симетрією. N = 8 Супергравітація включає, крім стандартних частинок моделі спіну 1/2, гравітаційного сектору з гравітоном (спіну 2) та 8 гравітинос спіно 3/2. Якщо стандартна модель дійсно пов’язана з N = 8 супергравітацією, ця взаємозв’язок може вказувати на рішення однієї з найскладніших проблем у теоретичній фізиці – об’єднуючій тяжкості з фізикою частинок. У своєму спін -½ секторі n = 8 супергравітація містить рівно 6 кварків (u, d, c, s, t, b) та 6 лептонів (електрон, мюн, таон і нейтрино), і він забороняє будь -які додаткові частинки речовини.
Після 40 років інтенсивних досліджень прискорювача без відкриттів частинок нових речовин, вміст матерії, передбачений n = 8 супергравітацією, залишається узгодженим із спостереженнями і все ще є єдиним відомим теоретичним поясненням того, чому стандартна модель має саме кількість кварків та лептонів. Однак пряме відображення між N = 8 супергравітації та стандартною моделлю зіткнулася з головним питанням: електричні заряди кварків та лептонів були зміщені на ± 1/6 відносно їх відомих значень. Наприклад, електрон матиме заряд -5/6 замість -1.
Розширення супергравітації
Кілька років тому з факультету фізики Варшави, Польщі та Герман Ніколая з Інституту Гравітації (Альберт Ейнштейн/АЕІ), Потсдам, Німеччина повернулася до ідеї Гелла-Менна, а також мала, що виходить за межі германської фізики (Альберт Ейнштейн), а також, німецька частинки матерії. Модифікація дуже далека вказує на нескінченну симетрію k (E10), мало відомий математично та замінюючи звичайні симетрії стандартної моделі.
Один з дивовижних результатів модифікації, описаних у робіт у Листи фізичного огляду і Фізичний оглядтой факт, що гравітинос, імовірно, надзвичайно велика маса, близька до шкали Планка, тобто мільярд протонних мас, є електрично зарядженими: 6 з них мають заряд ± 1/3 та 2 з них ± 2/3. Гравітинос, хоча вони екстремально масивні, не можуть розпадатися, оскільки немає частинок, в які вони могли б розпадати. Таким чином, Мейснер і Ніколай запропонували, що 2 гравітинос заряду ± 2/3 (інші 6 мають значно нижчу достатку) можуть бути частинками темної речовини дуже різного роду, ніж будь -що запропоноване поки що. А саме, широко рекламовані звичні кандидати, або надзвичайно легкі, як осі, або проміжна (протон) маса, як WIMP (слабо взаємодіючі масивні частинки) були електрично нейтральними, сумісність з назвою “темна речовина”. Однак після більш ніж 40 років інтенсивного пошуку багатьма різними методами та пристроями не було виявлено нових частинок поза стандартною моделлю.
Однак гравітинос представляє нову альтернативу. Незважаючи на те, що вони електрично заряджені, вони можуть бути кандидатами на темну речовину, оскільки бути такими масивними, що вони надзвичайно рідкісні, і тому спостережно “не світити на небі” і уникайте дуже тісних обмежень щодо заряду компонентів темної речовини. Більше того, електричний заряд гравітинос запропонував зовсім інший спосіб спроби довести своє існування.
Оригінальний документ у 2024 році в Євро. Фіз. J. Мейсснер та Ніколай зазначили, що детектори нейтрино, засновані на сцинтиляторах, відмінних від води, можуть бути придатними для виявлення темних речовин гравітиноса. Однак пошук стає надзвичайно важким за їх надзвичайною рідкістю (імовірно, лише один гравітіно на 10 000 км3 в Сонячній системі), саме тому немає перспективи виявлення з доступними на даний момент детекторами. Однак нові гігантські, масляні або рідкі аргоні підземні детектори або плановані, або плановані, і реалістичні можливості для пошуку цих частинок зараз відкриваються.
Серед усіх детекторів китайська підпільна обсерваторія нейтрино (Юнона), яка зараз будується, здається, заздалегідь встановлена для такого пошуку. Він спрямований на визначення властивостей нейтрино (фактично антиневринос), але оскільки нейтрино надзвичайно слабко взаємодіє з речовиною, детектори повинні мати дуже великі обсяги. Що стосується детектора Юнони, це означає 20 000 тонн органічної, синтетичної нафтоподібної рідини, що зазвичай використовується в хімічній промисловості, з спеціальними доповненнями, в сферичному судні з діаметром приблизно 40 метрів з більш ніж 17 тисяч фотомнольдиплійців навколо сфери. Джуно планується розпочати вимірювання у другій половині 2025 року.
Перевага Juno
Нещодавно опублікований документ у Дослідження фізичного огляду Мейсснер та Ніколай, з співробітниками Адріанною Круком та Міхалом Лесюком з хімічного факультету Варшавського університету, представляє детальний аналіз конкретних підписів, які події, спричинені Гравітиносом, могли виробляти в Юноні та в майбутніх рідких аргонів, таких як експеримент з глибоким підземним підграми (Dune) у Сполучених Штатах.
У статті описано не тільки теоретичне фон як на фізиці, так і на хімії, але й дуже детальне моделювання можливих підписів як функції швидкості та відстеження гравітино, що проїжджає через масляну посудину. Це вимагало дуже розвинених знань про квантову хімію та інтенсивні розрахунки, що споживають процесор. Моделювання довелося враховувати багато можливих фонів – розпад радіоактивних С14, присутніх у маслі, темно -частоті та ефективності фотомнопрохідників, поглинання фотонів тощо.
Моделювання показують, що при відповідному програмному забезпеченні проходження гравітіно через детектор залишить унікальний сигнал неможливим для неправильного ототожнення з уривом будь -якої з відомих на даний момент частинок. Аналіз встановлює нові стандарти з точки зору міждисциплінарності шляхом поєднання двох різних областей досліджень: теоретичної та експериментальної фізики елементарних частинок з одного боку та дуже розвиненими методами сучасної квантової хімії з іншого.
Виявлення надогайного гравітиноса було б головним кроком вперед у пошуку єдиної теорії сили тяжіння та частинок. Оскільки прогнозується, що Gravitinos матиме масу на порядку маси Планка, їх виявлення було б першим прямим показанням фізики біля шкали Планка і, таким чином, може забезпечити цінні експериментальні докази для об’єднання всіх сил природи.
Список літератури:
«Підписи надмасивних заряджаних гравітиносів у детекторах рідкого сцинтилятора» Адріанни Крук, Міхала Лесюк, Криштоф А. Мейснер та Герман Ніколай, 13 серпня 2025, Дослідження фізичного огляду.
Doi: 10.1103/fm6h-7r78
«Стистанція модельних симетрій та K (E10)» Криштофа А. Мейсснер та Герман Ніколая, 7 серпня 2025, Журнал фізики високої енергії.
Doi: 10.1007/jhep08 (2025) 054
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня ScitechDaily.
