Коллайдер Теватрон не смог найти дополнительные измерения

1 сентября 2011 года

Американские физики, работающие на коллайдере Теватрон, не нашли признаков существования гипотетических частиц гравитонов и дополнительных пространственных измерений - по крайней мере на масштабах 10^-30 метров, сообщает Национальная ускорительная лаборатория имени Ферми.

Физики уже долгое время задаются вопросом о причинах слабости гравитации по сравнению с другими взаимодействиями. Так, сильное взаимодействие, возникающее между протонами и нейтронами в ядрах атома, в 10^38 раз сильнее гравитации. В 1999 году физики-теоретики Лиза Рэндолл (Lisa Randall) и Раман Сундрум (Raman Sundrum) предложили гипотезу, которая разрешала эту загадку.

Модель Рэндолл-Сундрума гласила, что кроме "обычных" четырех измерений в нашем пространстве-времени присутствуют еще одно измерение, и знакомая нам Вселенная - всего лишь поверхность в пятимерном пространстве. Однако гравитация, в отличие от всех прочих взаимодействий, может проникать во все пять измерений, и именно эта его особенность, согласно RS-модели, ослабляет ее - тяготение "утекает" в лишнее измерение.

Один из вариантов модели предполагает, что дополнительное измерение начинает проявлять себя на очень малых расстояниях, где начинает нарушаться закон всемирного тяготения - квадратичная зависимость меняется на кубическую. Взаимодействие гравитации и дополнительного измерения может проявляться как новая тяжелая частица, которую физики назвали RS-гравитон. Эта частица участвует в переносе гравитационного взаимодействия, так же как фотоны - в переносе электромагнитного.

В экспериментах на коллайдере Теватрон участники коллаборации CDF рассчитывали обнаружить признаки существования RS-гравитонов, которые должны были проявлять себя как нестабильные тяжелые частицы, быстро распадающиеся на пары частиц и античастиц.

Физики искали следы дополнительных измерений и появления гравитонов, анализируя результаты столкновений мюонов и электронов. Это достаточно "чистый" процесс, в котором ученые могут легко отделить фоновые события от полезного сигнала, и все отклонения от предсказаний главной физической теории - Стандартной модели - ясно видны.

Однако никаких отклонений ученым обнаружить не удалось - все данные соответствовали теории.

Эти результаты, вместе с полученными ранее данными, исключают возможность существования RS-гравитонов с массой менее 1,1 тераэлектронвольт на скорость света в квадрате (ТэВ/c^2 - физики измеряют массы частиц в единицах энергии - электронвольтах - основываясь на формуле Эйнштейна, E=mc^2, при этом 1 тераэлектронвольт примерно в 1000 раз больше массы протона).

Кроме того, полученные учеными данные свидетельствуют, что если дополнительные измерения и существуют, то они никак не проявляют себя на расстояниях больше 10^-30 метра.