Физика нечастичных частиц
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Август 2011 г. ) |
 |
В теоретической физике физика нечастиц — это умозрительная теория, которая предполагает форму материи , которую нельзя объяснить с точки зрения частиц с использованием Стандартной модели физики элементарных частиц, поскольку ее компоненты масштабно-инвариантны .
Ховард Джорджи предложил эту теорию в двух статьях 2007 года «Физика нечастиц». [1] и «Еще одна странность в физике нечастичных частиц». [2] За его статьями последовали дальнейшие работы других исследователей по свойствам и феноменологии физики нечастичных частиц и ее потенциальному влиянию на физику элементарных частиц , астрофизику , космологию , нарушение CP , лептонного аромата нарушение , распад мюона , нейтринные осцилляции и суперсимметрию .
Фон
[ редактировать ] | Эту статью необходимо обновить . ( ноябрь 2010 г. ) |
Все частицы существуют в состояниях, которые могут характеризоваться определенной энергией , импульсом и массой . В большей части Стандартной модели физики элементарных частиц частицы одного и того же типа не могут существовать в другом состоянии со всеми этими свойствами, увеличенными или уменьшенными с помощью общего коэффициента — электроны например, всегда имеют одинаковую массу независимо от их энергии или импульса. Но это не всегда так: безмассовые частицы, такие как фотоны , могут существовать с одинаковым масштабом своих свойств. Эта невосприимчивость к масштабированию называется «масштабной инвариантностью».
Идея нечастиц возникла из предположения о том, что может существовать «вещество», которое не обязательно имеет нулевую массу, но при этом масштабно-инвариантно, с одинаковой физикой независимо от изменения длины (или, что эквивалентно, энергии). Этот материал не похож на частицы и описывается как нечастица. Нечастичный материал эквивалентен частицам с непрерывным спектром масс. [3]
Подобный нечастичный материал не наблюдался, а это говорит о том, что, если он существует, он должен слабо связываться с обычной материей при наблюдаемых энергиях. С тех пор как команда Большого адронного коллайдера (БАК) объявила, что в 2009 году начнет исследование границы более высоких энергий, некоторые физики-теоретики начали рассматривать свойства нечастичного вещества и то, как оно может проявиться в экспериментах БАК. Одна из самых больших надежд на БАК заключается в том, что он может сделать некоторые открытия, которые помогут нам обновить или заменить наше лучшее описание частиц, составляющих материю, и сил, которые их склеивают.
Характеристики
[ редактировать ]Нечастицы будут иметь общие свойства с нейтрино , которые имеют почти нулевую массу и, следовательно, почти масштабно-инвариантны . Нейтрино почти не взаимодействуют с материей – в большинстве случаев физики могут сделать вывод об их присутствии, только рассчитав «недостающую» энергию и импульс после взаимодействия. Рассмотрев одно и то же взаимодействие много раз, можно построить распределение вероятностей , которое более точно скажет, сколько и какого рода нейтрино в нем участвует. Они очень слабо взаимодействуют с обычным веществом при низких энергиях, и эффект взаимодействия возрастает с увеличением энергии.
Похожий метод можно было бы использовать для поиска доказательств существования нечастиц. Согласно масштабной инвариантности, распределение, содержащее нечастицы, станет очевидным, поскольку оно будет напоминать распределение дробного числа безмассовых частиц.
Этот масштабно-инвариантный сектор будет очень слабо взаимодействовать с остальной частью Стандартной модели, что позволит наблюдать свидетельства существования нечастичного вещества, если оно существует. Теория нечастиц — это теория высоких энергий, которая содержит как поля Стандартной модели, так и поля Бэнкса-Закса , которые имеют масштабно-инвариантное поведение в инфракрасной точке. Два поля могут взаимодействовать посредством взаимодействия обычных частиц, если энергия взаимодействия достаточно высока.
Эти взаимодействия частиц, по-видимому, имеют «недостающую» энергию и импульс, которые не могут быть обнаружены экспериментальной аппаратурой. Определенные отчетливые распределения недостающей энергии будут означать образование нечастичного вещества. Если такие сигнатуры не наблюдаются, можно установить и уточнить границы модели.
Экспериментальные показания
[ редактировать ]Физика нечастиц была предложена в качестве объяснения аномалий в сверхпроводящих купратных материалах. [4] где заряд, измеренный с помощью ARPES , по-видимому, превышает предсказания теоремы Латтинджера для количества электронов. [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ховард Джорджи (2007). «Физика нечастиц». Письма о физических отзывах . 98 (22): 221601. arXiv : hep-ph/0703260 . Бибкод : 2007PhRvL..98v1601G . doi : 10.1103/PhysRevLett.98.221601 . ПМИД 17677831 . S2CID 14734493 .
- ^ Ховард Джорджи (2007). «Еще одна странная вещь о физике нечастичных частиц». Буквы по физике Б. 650 (4): 275–278. arXiv : 0704.2457 . Бибкод : 2007PhLB..650..275G . дои : 10.1016/j.physletb.2007.05.037 . S2CID 17824418 .
- ^ Николич, Хрвое (10 октября 2008 г.). «Нечастица как частица произвольной массы». Буквы по современной физике А. 23 (31): 2645–2649. arXiv : 0801.4471 . Бибкод : 2008МПЛА...23.2645Н . дои : 10.1142/S021773230802820X . ISSN 0217-7323 . S2CID 374948 .
- ^ Джеймс П.Ф. Леблан, Адольфо Г. Грушин, препринт Arxiv: Сверхпроводимость, опосредованная нечастицами ; см. блог Arxiv, «Нечастицы могут содержать ключ к сверхпроводимости, говорят физики» (по состоянию на 8 августа 2014 г.)
- ^ «Электронов недостаточно: купратные сверхпроводники бросают вызов условностям» . Проверено 25 марта 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Зыга, Лиза. «Профессор предлагает теорию физики нечастичных частиц» . PhysOrg.com.
- Зыга, Лиза. «Физики строят нечастичные модели, руководствуясь Большим взрывом и сверхновыми» . PhysOrg.com.
- «Странная физическая теория: вещи, не связанные с частицами» . ScienceDaily.com.
- Зигфрид, Том. « Материя «нечастиц» может быть тем материалом, который склеивает физику» . www.whyfiles.org. Архивировано из оригинала 12 мая 2008 г. Проверено 29 января 2008 г.
- Фэн, Джонатан. «Физика нечастичных частиц» (PDF) . hep.ps.uci.edu.
- Чунг, Кингман; Вай-Йи Кеунг; Цзы-Чан Юань (2007). «Коллайдерная феноменология физики нечастиц». Физический обзор D . 76 (5): 055003. arXiv : 0706.3155 . Бибкод : 2007PhRvD..76e5003C . дои : 10.1103/PhysRevD.76.055003 . S2CID 119612474 .