Учёные из Университета Колорадо установили самые жёсткие на сегодня ограничения на потенциальное разнесение электрических зарядов в электроне. В рамках современных возможностей науки удалось определить, что заряд электрона абсолютно симметричен. Это позволит отбросить пустые теории о причинах дисбаланса материи и антиматерии в нашей Вселенной, которые, например, можно было бы подкрепить асимметрией заряда электрона. Но таковая, увы, не обнаружена.

Источник изображения: University of Colorado

Стандартная модель физики частиц предсказывает равное количество материи и антиматерии вокруг нас, что на самом деле не так. Частицы материи и антиматерии должны были аннигилировать вскоре после Большого взрыва — они идентичны по всем характеристикам за исключением знака заряда. Тем самым сегодня Вселенная была бы пуста, и нас бы в ней не было. Следовательно, есть вероятность, что частицы и античастицы могут отличаться чем-то пока неуловимым, поэтому так важно измерить все доступные для этого свойства частиц. Отсутствие симметрии заряда у электрона — если у него обнаружится электрический дипольный момент, пусть даже слабый — могло бы дать пищу для новых теорий о дисбалансе вещества и антивещества во Вселенной.

В эксперименте характеристики электронов измерялись лазерами, а сам подопытный электрон был помещён внутрь ионизированной молекулы (или обнаружен там). Затем на систему наводилось мощнейшее электромагнитное поле. Если бы заряд электрона был растянут, а не сосредоточен в одной точке, то он упал бы на бок «как яйцо на столе» при смене направления магнитного поля, поясняют учёные. Но электрон оставался в стабильном положении «как теннисный мячик», которому некуда и незачем катиться.

Новая точность измерений магнитного диполя электрона в 2,4 раза превысила точность измерений в предыдущем эксперименте. И эта точность была в 1 млрд выше предсказанной Стандартной моделью. Если бы электрон был размером с Землю, то учёные смогли бы увидеть асимметрию заряда размерами с радиус одного атома. Похоже, дальше нет смысла искать дипольный момент у электрона. Даже если он обнаружится, то его влияние на дисбаланс материи и антиматерии во Вселенной будет настолько небольшим, что его можно будет не учитывать.

Загадочная тёмная материя ещё не обнаружена в природе в виде осязаемых частиц вещества, но учёные уже предложили методику для поиска целых планет из тёмной материи. Это кажется невозможным, но в целом физика поведения тёмной материи понятна, и планету из неё можно относительно легко отличить от планеты из обычного вещества, а с обнаружением обычных экзопланет у людей давно нет никаких проблем.

Источник изображения: Pixabay

Базовые алгоритмы для поиска планет из тёмной материи создала группа учёных из Университета Висконсин-Мэдисон. Очевидно, что поведение пары из звезды и экзопланеты из тёмной материи будет разительно отличаться от поведения звезды и обычной экзопланеты. Отличия будут во всех случаях, которые позволяют обнаружить экзопланеты. Чаще всего таких ситуации две: экзопланета проходит по диску звезды, и мы видим кратковременное и периодическое снижение блеска звезды; или звезда меняет радиальную скорость, что говорит о её колебательном движении вокруг общего центра масс звезда-экзопланета.

Предполагается, что тёмная материя может существовать как в виде частиц, так и в виде сгустков. Сгустки в виде макроскопических структур вполне могут иметь планетарную массу. Именно это предположение сделали учёные, начав работать над методикой поиска экзопланет из тёмного вещества. По их мнению, «макроскопическое состояние тёмной материи с массой и/или радиусом, похожими на планету, будет вести себя как тёмная экзопланета, если она ограничена звёздной системой, даже если физика, лежащая в основе объекта, напоминает что-то совсем другое».

Современные методы обнаружения экзопланет позволяют определить их ключевые свойства: радиус, массу и плотность. В некоторых случаях мы можем определить даже состав атмосферы экзопланеты. Это всё легко считается и отлично укладывается в разработанные модели от зарождения планет и звёзд до их гибели. Но если расчёты покажут нечто выходящее за рамки — экзопланету с плотностью выше, чем у железа или, наоборот, с плотностью близкой к нулю — всё это будет намекать на иную физику и, возможно, укажет на экзопланету из тёмного вещества.

Среди массы полученных об экзопланетах данных учёные не смогли найти открытия, выходящие за рамки привычной физики. Но чётко очертить такие рамки учёные себе позволили. Если удивительное открытие будет сделано, предложенные базовые методики облегчат объяснение явления и даже просто создадут условия для поиска экзопланет из тёмного вещества. Добавим, статью можно найти на сервере препринтов arXiv.