Новости науки 03.10 Проект "Фамилон": экспериментальная проверка физических оснований космологии нестабильных нейтрино (М.Ю.Хлопов, ИПМ РАН).
В объединенном институте ядерных исследований (Дубна) идет подготовка к
эксперименту "Фамилон", основанному на прецезионном измерении спектра электронов
от распада мюонов. Эксперимент может прояснить такой фундаментальный вопрос,
как нарушение симметрии между тремя поколениями лептонов и кварков и
пролить свет на ряд важнейших вопросов космологии.
Современная космология описывает строение и эволюцию горячей Вселенной на
основе инфляционных моделей (расширение Вселенной по экспоненциальному закону
в первые мгновения своего существования) с бариосинтезом и
небарионной скрытой массой.
И механизм инфляции, и бариосинтез, и природа скрытой массы
зависят от предсказаний теории элементарных частиц, которые не
доступны прямому экспериментальному изучению и проверка которых, в свою
очередь, привлекает их космологические следствия. Космомикрофизика,
изучающая фундаментальную взаимосвязь микро- и макро-мира, предлагает выход
из этого порочного круга. Космомикрофизический подход соединяет косвенные
космологические, астрофизические и экспериментально-физические проявления
подлинной истории
Вселенной и физических законов, лежащих в ее основе. Из такого анализа
вытекает нетривиальная связь между физическими основами современной
космологии и физическими процессами,
доступными экспериментальному и наблюдательному поиску в лабораторных
и астрофизических исследованиях.
В этом направлении
российскими учеными предложен недавно принципиально новый подход к развитию
методов экспериментальной проверки современной космологии. С теоретическим
обоснованием и началом экспериментального поиска двухчастичного распада
мюона в проекте "Фамилон" сделан первый шаг к созданию экспериментальной
космомикрофизики.
Проблема существования трех семейств (поколений) кварков и лептонов
является одной из интригующих загадок физики микромира. Теория
горизонтального объединения, разработанная отечественными учеными в
последнее десятилетие, объясняет сходство семейств наличием симметрии между
поколениями, а их различия - отражением нарушения этой симметрии
(аналогично хорошо понятому нарушению симметрии между электромагнитными
и слабыми взаимодействиями). В таком
подходе не только воспроизводятся наблюдаемые свойства кварков и лептонов,
но и предлагаются физические основы инфляционных космологических моделей с
бариосинтезом и скрытой массой. В частности, в рамках единой схемы
предсказывается спектр масс нейтрино, существование архиона
(голдстоуновского бозона соединяющего свойства аксиона, фамилона и
майорона) и архионные распады кварков и лептонов. При этом сочетание
физических, астрофизических и космологических ограничений выделяет
ограниченный набор возможных космологических моделей, одной из которых
является иерархическая распадная модель формирования крупномасштабной
структуры Вселенной в последовательности стадий доминантности массивных
нейтрино и продуктов их распада.
Физический механизм распада более тяжелых
нейтрино на более легкие и архион, предсказываемый на основе модели
горизонтального объединения, лежит в основе и гипотетического
двухчастичного распада мюона на электрон и архион (основной канал распада
мюона - на электрон и два нейтрино). Параметры
космологических моделей определяют при этом допустимый диапазон
относительной вероятности этого экзотического канала распада мюона,
доступный проверке в прецизионных измерениях бета спектра распада мюона
детектором ПИЯФ, начатых в настоящее время в рамках проекта "Фамилон" в
мюонном пучке ОИЯИ. Космомикрофизический анализ экспериментальных данных по
поиску этого редкого распада, важному для исследования проблемы поколений
кварков и лептонов - одной из важнейших в теории элементарных частиц,
придает такому поиску значение критического эксперимента для
космологических моделей образования структуры нестабильными массивными
нейтрино, основанных на модели горизонтального объединения.
|