У Всесвіті існують приховані виміри: їх можна виявити за допомогою 1300-кілометрового пристрою (фото)

Нове обладнання під назвою DUNE, яке зараз будується, буде розташоване під землею та являтиме собою детектор нейтрино довжиною 1300 км. Він буде розміщений між штатами Іллінойс та Південна Дакота в США. За його допомогою фізики планують виявити приховані додаткові виміри у Всесвіті, які можуть впливати на фізику знайомого нам тривимірного світу, шляхом вивчення змін у поведінці нейтрино. Дослідження опубліковане в журналі Journal of High Energy Physics, пише Live Science.

Нейтрино є одними з найнепомітніших частинок у Всесвіті, тому їх називають примарними частинками. Існує три відомі типи нейтрино: мюонне, електронне та тау-нейтрино. Кожен тип нейтрино має масу, яка в мільярди разів менша за масу електрона. Відомо, що нейтрино можуть під час переміщення в просторі без взаємодії з іншими частинками переходити з одного типу в інший. Ці зміни називаються осциляціями нейтрино.

Нове підземне обладнання DUNE буде вивчати осциляції нейтрино, які створюватиме прискорювач частинок, а їхня поведінка буде спостерігатися за допомогою детектора довжиною 1300 км. Спочатку створені мюонні нейтрино, пройшовши через детектор, повинні перетворитися на електронні та тау-нейтрино, вважають фізики.

Спостерігаючи за тим, як розвиваються різні типи нейтрино під час подорожі, вчені сподіваються розгадати кілька фундаментальних питань у фізиці нейтрино, таких як розподіл мас нейтрино, точні параметри, що керують осциляціями, і роль, яку нейтрино могли відіграти у створенні дисбалансу матерії та антиматерії у Всесвіті.

Автори нового дослідження вважають, що загадкову поведінку нейтрино можна пояснити існуванням прихованих додаткових просторових вимірів, які виходять за межі знайомого нам тривимірного світу.

Теорія великих додаткових вимірів, запропонована у 1998 році, передбачає, що наше тривимірне простір вбудоване в більш багатовимірну структуру з чотирьох або більше вимірів. Основною мотивацією цієї теорії є вивчення того, чому гравітація значно слабша за інші фундаментальні сили Всесвіту. Крім того, теорія великих додаткових вимірів пропонує потенційне пояснення походження крихітних мас нейтрино, явища, яке залишається незрозумілим у рамках Стандартної моделі фізики елементарних частинок.

За словами фізиків, якщо існують додаткові виміри, вони можуть змінювати осциляції нейтрино таким чином, що це зможе виявити детектор DUNE.

Ефекти додаткового виміру визначаються, в першу чергу, його розміром. Ця залежність дає можливість досліджувати наявність таких вимірів, аналізуючи, як нейтрино взаємодіють з матерією всередині детектора. Додатковий вимір впливає на осциляції нейтрино, що може дати цінні підказки про його потенційне існування та властивості, як показало моделювання. Воно показало, що DUNE зможе виявити додатковий вимір, якщо його розмір становить близько половини мікрона, тобто однієї мільйонної метра.

DUNE наразі знаходиться на стадії розробки і, як очікується, почне збір даних приблизно у 2030 році. Фізики вважають, що об'єднання даних DUNE з даними, отриманими в результаті спостережень за космосом, допоможе краще зрозуміти властивості додаткових вимірів, які повинні існувати.