С. Транковский
Экспериментаторы ищут пятое взаимодействие

Исследователям из Университета Колорадо (США) удалось провести наиболее чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия между массами, разделёнными расстоянием около 0,12 миллиметра. Экспериментальная установка, названная высокочастотным резонатором, представляет собой две вольфрамовые пластинки длиной 20 и толщиной 0,3 миллиметра. Одна пластинка колеблется с частотой 1000 Гц, а движения второй пластинки, вызванные воздействием первой, замеряются чувствительной электроникой. Она регистрирует силы порядка фемтоньютона (10-15 Н), одной миллионной части веса песчинки. Эксперименты так и не обнаружили предсказанных явлений: сила тяжести, действующая на таких небольших расстояниях, оказалась вполне традиционной, описываемой известным законом Ньютона. Полученные результаты позволяют исключить некоторые варианты теории суперструн, в которых соответствующий параметр воздействия „свёрнутых“ измерений лежит в диапазоне от 0,1 до 0,01 миллиметра.

Руководитель лаборатории профессор Джон Прайс считает, что отрицательный результат не опровергает теории. Просто эффект придётся искать на более коротких расстояниях, использовать установки с более высокой чувствительностью и применить глубокое охлаждение, чтобы уменьшить помехи от тепловых колебаний. Продолжать такого рода исследования необходимо, потому что они могут обнаружить новые фундаментальные явления.

Безотносительно к судьбе теории суперструн, идеи дополнительных измерений, введённые в обиход почти сто лет назад, становятся необычайно популярными в связи с недочётами стандартных физических моделей, не способных объяснить недавно обнаруженные явления. Среди наиболее интригующих фактов — ускоренное расширение Вселенной, которое подтверждается множеством наблюдений. Непонятная сила, названная тёмной энергией, расталкивает наш космос, действуя подобно антигравитации. Никто не знает, какое физическое явление лежит в её основе. Единственное, что действительно известно, так это то, что, в то время как гравитация скрепляет галактики на „локальном“ уровне, таинственные силы расталкивают их в больших масштабах.

Впервые эту таинственную силу ввел Эйнштейн в 1917 году. Исследуя стационарную космологическую модель в рамках общей теории относительности, он пришёл к выводу, что Вселенная не будет испытывать ни расширения, ни сжатия, если в уравнения ОТО ввести некое отталкивание, обозначенное буквой лямбда (так называемый L-член), отсутствующее в ньютоновской теории тяготения. Спустя пять лет российский теоретик А. Фридман показал, что Вселенная в принципе не может быть стационарной, а вскоре Э. Хаббл обнаружил красное смещение в спектре далёких галактик, подтвердив тем самым факт расширения Вселенной, и о L-члене надолго забыли. В январе 1986 года американские исследователи сообщили о возможном существовании сил отталкивания, зависящих от величины барионного заряда — полного числа протонов и нейтронов в атомных ядрах вещества (см. „Наука и жизнь“ № 1, 1988 г.). Теперь про отталкивание — тёмную энергию — вспомнили снова и объясняют её взаимодействием между измерениями, которые мы видим, и скрытыми от нас.

Сегодня известно четыре фундаментальных взаимодействия: электромагнитное, сильное и слабое, работающие в микромире, и гравитационное, которое гораздо слабее остальных, хотя и действует на огромных расстояниях. Тёмная энергия, если судить по астрономическим наблюдениям, ведёт себя аналогично гравитации, но с обратным знаком. И если её действительно удастся обнаружить в экспериментах со скрытыми пространствами, физика станет оперировать уже не четырьмя, а пятью фундаментальными взаимодействиями.

В теории суперструн (или стрингов), которую считают самым перспективным подходом к долгожданному великому объединению — единому описанию материи и всех известных взаимодействий, предполагается, что элементарные частицы представляют собой вибрации неких многомерных образований — суперструн (см. „Наука и жизнь“ №№ 2, 3, 1997 г.). Согласно различным её вариантам помимо доступных для нас трёх пространственных измерений должны существовать ещё по крайней мере шесть-семь дополнительных, свёрнутых в маленькие области в каждой точке пространства-времени. Эти области оказывают воздействия, сопоставимые по силе с обычной гравитацией, и, согласно теории, могут быть обнаружены уже на расстояниях порядка 0,1 миллиметра. Предел чувствительности, достигнутый в предыдущих экспериментах, позволял измерить силу притяжения между двумя массами, разведёнными на расстояние в два раза большее, поэтому вопрос оставался открытым. Впрочем, открытым он остаётся и сейчас.

Наука и жизнь

Статьи близкой тематики:
В начале была струна?  Александр Грудинкин.
Селектроны, струны и симметрия.  Александр Зайцев.

2007 Copyright © AstroSearch.ru Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
Пользовательское соглашение использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт. Партнёрская программа.
Яндекс.Метрика Яндекс цитирования