Во Вселенной существуют скрытые измерения, и их можно обнаружить с помощью устройства длиной 1300 километров (фото).

Новое устройство под названием DUNE, которое в настоящее время строится, будет расположено под землей и станет детектором нейтрино длиной 1300 км. Оно будет находиться между штатами Иллинойс и Южная Дакота в США. С его помощью физики намерены обнаружить скрытые дополнительные измерения во Вселенной, которые могут оказывать влияние на физику нашего трехмерного мира, изучая изменения в поведении нейтрино. Исследование опубликовано в журнале Journal of High Energy Physics, сообщает Live Science.

Нейтрино — одни из самых неуловимых частиц во Вселенной, и их часто называют призрачными частицами. Существует три известных типа нейтрино: мюонное, электронное и тау-нейтрино. Каждый из этих типов имеет массу, которая в миллиарды раз меньше массы электрона. Известно, что нейтрино могут, перемещаясь по пространству, без взаимодействия с другими частицами, переходить из одного типа в другой. Эти переходы называются осцилляциями нейтрино.

Новое подземное устройство DUNE будет изучать осцилляции нейтрино, создаваемые ускорителем частиц, и их поведение будет фиксироваться с помощью детектора длиной 1300 км. Физики предполагают, что мюонные нейтрино, проходя через детектор, должны трансформироваться в электронные и тау-нейтрино.

Наблюдая за эволюцией различных типов нейтрино во время их путешествия, ученые надеются ответить на несколько ключевых вопросов в области физики нейтрино, таких как распределение масс нейтрино, точные параметры, управляющие осцилляциями, и роль, которую нейтрино могли сыграть в создании дисбаланса между материей и антиматерией во Вселенной.

Авторы нового исследования полагают, что загадочное поведение нейтрино можно объяснить существованием скрытых дополнительных пространственных измерений, выходящих за пределы нашего трехмерного восприятия.

Теория больших дополнительных измерений, предложенная в 1998 году, предполагает, что наше трехмерное пространство встроено в более многомерную структуру, состоящую из четырех и более измерений. Основная мотивация этой теории заключается в изучении того, почему гравитация значительно слабее других фундаментальных сил во Вселенной. Кроме того, она предлагает потенциальное объяснение происхождения крошечных масс нейтрино, что остается необъясненным в рамках Стандартной модели физики элементарных частиц.

По словам физиков, если существуют дополнительные измерения, они могут изменять осцилляции нейтрино так, что это сможет зафиксировать детектор DUNE.

Эффекты дополнительного измерения определяются, прежде всего, его размером. Эта зависимость дает возможность исследовать наличие таких измерений, анализируя, как нейтрино взаимодействуют с материей внутри детектора. Дополнительное измерение влияет на осцилляции нейтрино, что может предоставить ценные подсказки о его потенциальном существовании и свойствах, как показало моделирование. Оно продемонстрировало, что DUNE сможет обнаружить дополнительное измерение, если его размер составляет около половины микрона, то есть одной миллионной метра.

DUNE в настоящее время находится на стадии разработки и ожидается, что начнет сбор данных примерно в 2030 году. Физики считают, что объединение данных DUNE с результатами наблюдений за космосом поможет лучше понять свойства дополнительных измерений, которые должны существовать.