Настройки большого линейного коллайдера (ЦЕРН, Женева)

Для проверки новых теорий тяготения и моделирования антигравитационных эффектов нужны новые, более сложные опыты на сверхмощных ускорителях элементарных частиц. Серию таких экспериментов международный коллектив физиков проводит в Женеве, в Европейском центре ядерных исследований. Созданную на Большом адронном коллайдере антивещество ученые хотят проверить на избыток веса, что следует из теории мультиплексной гравитации.

 

Новые супергравитацийни компоненты, дополняющие известное нам гравитационное поле, - пока только гипотеза, но уже сейчас они являются одним из самых интересных вопросов современной физики. А самое интересное заключается в том, что здесь есть возможность для антигравитации. Оказывается, что такие силы могут как притягивать, так и отталкивать. Это зависит от того, из чего состоят тела взаимодействуют, - из вещества или антивещества. Вещество и антивещество притягивают друг друга подобно тому, как это происходит в поле обычных гравитационных сил. А вот куски вещества, как показывает расчет, должны отталкивать друг друга!

 

Результат удивительный. Казалось бы, необычных сил следует ожидать между веществом и антивеществом, а получается наоборот - анти-гравитация возникает в веществе. Под действием гравитационных сил куча песка или пакет муки должны разлететься, как при взрыве. Ничего похожего мы не наблюдаем, поэтому можно было бы предположить, что таких далекодийних гравитационных сил в природе вообще нет.

 

Вспомним, как много веков назад Галилео Галилей изучал падения различных предметов с Пизанской башни, опровергая господствующую тогда мнение, что легкие тела падают быстрее тяжелые. И вот оказывается, что вывод Галилея, возможно, придется уточнять!

 

Что касается зависимости силы от расстояния, то закон Ньютона с высокой точностью подтверждено астрономическими наблюдениями. Количественную меру тяжести, т.е. гравитационное постоянную, измеряют в лаборатории, но с гораздо меньшей точностью, и вот некоторые экспериментальные исследования бросают тень сомнения на уже безупречную зависимость силы от расстояния! Умозрительные неклассические модели притяжения теоретики обсуждали уже давно. В попытках разоблачить тяжести в отклонении от закона Ньютона во многих странах проводили тщательные измерения зависимости силы от расстояния. Оказалось, что в диапазоне от сантиметра до десяти метров величина гравитационной постоянной остается неизменной с точностью до десятой доли процента. Однако на других меньших и больших расстояниях сохраняется принципиальная возможность того, что существуют отклонения от закона Ньютона.

 

Здесь ученых привлекли результаты многолетних измерений ускорения свободного падения тел в шахтах на разных глубинах. Такие измерения при условии хорошего знания геологических структур в окрестности шахты дают возможность независимо определить гравитационную константу, оказалась примерно на процент больше, чем измеренная в лаборатории с помощью весов Кавендиша. На этой основе была выдвинута гипотеза о существовании силы отталкивания, радиус действия которой около двухсот метров и которая пропорциональна барионного заряда вещества. Эту гипотезу проверили данным классических экспериментальных работ. Обнаруженное эффектное согласования предположений гипотезы с опытом обусловило в научном мире сенсацию и вызвало поток предложений по новым путей проверки обнаруженного эффекта. По современным представлениям, все известные в природе силы возникают через обмен некоторыми частицами между объектами, которые взаимодействуют. Потенциальная энергия взаимодействия при этом представляет собой так называемый «потенциал Юкавы», а радиус действия сил обратно пропорционален массе частицы, взаимодействует. Электромагнитные и гравитационные силы передают частицы нулевой массы - фотоны и гравитоны, что соответствует бесконечно большому радиусу действия. Иными словами, экспоненциального падения сил с расстоянием в этом случае нет: электромагнитные и гравитационные поля - далекодийни. В отличие от них, сильное и слабое взаимодействие обусловлены обменом массивными частицами - адронами и векторными бозонами, что делает такие силы чрезвычайно короткодийнимы только в пределах атомного ядра. «Пятая сила», вводимая обсуждаемой гипотезой по этой же схеме, предполагает существование частиц исключительно малой, но все же отличной от нуля массы. Чтобы радиус взаимодействия измерять сотнями метров, масса частицы должна быть на 15 порядков меньше массы электрона! Таких частиц физика не знает, но обнаружение пятой силы как раз и означало бы их открытия. Таким образом, закон притяжения проявляется в тесной связи с физикой элементарных частиц.

 

Любой вид взаимодействия привязан к определенной характеристике вещества, и новая сила, как предполагается, действует, подобно ядерной, на барионный заряд вещества, или, попросту говоря, ее определяют только полным, суммарным числом протонов и нейтронов в объекте . Это обстоятельство имеет дополнительно (вместе с зависимостью от расстояния) отличать новую силу от классического тяжести, действующая на массу, так как масса вещества не пропорциональна барионного заряда. Действительно, хотя масса очередь зависит от числа тяжелых нуклонов в веществе, то есть от барионного заряда, однако массы протонов и нейтронов немного отличаются, а потому за одного и того же их полного числа, или, как говорят физики, при условии заданного барионного заряда, суммарная масса зависит от соотношения протонов и нейтронов. Кроме того, составной массы атома масса электронов, не имеющие барионного заряда, и еще с первой отнимают «дефект массы» - энергию взаимодействия нуклонов в ядре и энергию притяжения к ядру электронов.

 

Именно указанное различие и были взяты авторами барионной теории тяготения за основу для экспериментального обнаружения новой силы: из-за отсутствия пропорциональности между массой и барионным зарядом следует ожидать, что гипотетические силы отталкивания будут различными для тел одной массы, но разного элементного состава. Это предсказание является для гипотезы очень суровой проверкой.