Странное поведение антинейтрино указало на возможные неизвестные физические эффекты

Ученые, работающие на эксперименте MINOS в лаборатории Фермилаб в США, обнаружили нарушение симметрии в поведении частиц нейтрино и антинейтрино. Такое явление требует корректировки Стандартной модели - теории, объясняющей фундаментальные физические взаимодействия. Свои результаты физики представили на конференции Neutrino 2010 в Афинах, а также на семинаре в Фермилабе. Коротко о работе пишет New Scientist. Более подробно эксперимент описан в пресс-релизе Фермилаба.

Цель эксперимента MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search - поиск нейтринных осцилляций с использованием главного инжектора) - изучение процесса превращения одних типов нейтрино в другие (именно этот процесс называют нейтринными осцилляциями). Нейтрино - это элементарные частицы, которые очень слабо взаимодействуют с остальной материей. Различают несколько типов нейтрино - электронные, мюонные и тау-нейтрино, - которые способны превращаться друг в друга. Кроме того, существуют еще антинейтрино - "двойники" нейтрино из антиматерии, и они делятся на те же три типа.

В ходе эксперимента ученые получали на главном инжекторе потоки мюонных нейтрино и антинейтрино, которые двигались к детекторам, находящимся на расстоянии около 700 километров. По дороге и "обычные" и антиматериальные нейтрино с высокой вероятностью могут превращаться в тау-нейтрино. Детектор к тау-нейтрино нечувствителен, однако, оценивая недостаток мюонных нейтрино и антинейтрино, ученые могут определить, какая часть частиц претерпела превращение.

Современные теории, объясняющие физическую природу вещей, предполагают, что детектор должен зафиксировать примерно одинаковое число недостающих нейтрино и антинейтрино. Однако в ходе пятилетних наблюдений ученые установили, что потери среди антинейтрино выше.

Эти результаты не могут быть объяснены в рамках Стандартной модели, однако задействованные в эксперименте MINOS физики подчеркивают, что новые данные требуют дополнительной проверки. Вероятность того, что наблюдаемый "перекос" в числе нейтрино и антинейтрино является артефактом эксперимента, ученые оценивают в пять процентов. Для того чтобы уменьшить эту вероятность, необходимы дополнительные наблюдения.

Совсем недавно исследователи, участвующие в другом крупномасштабном эксперименте по изучению нейтрино - OPERA - также доложили о получении необычных результатов. Специалисты смогли непосредственно пронаблюдать процесс превращения мюонных нейтрино в тау-нейтрино. До сих пор об этом превращении судили по его следствиям, а в новой работе удалось зафиксировать непосредственно сам процесс осцилляции.

Ученые установили законы стаи

Ученые установили, что стая птиц представляет собой так называемую критическую систему и движется как единая сеть связанных между собой объектов. Работа исследователей появилась в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а ее краткое изложение приведено на портале PhysOrg.com.

Исследователи наблюдали за скворцами Sturnus vulgaris, летающими над окраинами Рима. Днем эти птицы кормятся за городом, а перед заходом солнца возвращаются в город. Прежде чем выбрать место для ночевки, скворцы некоторое время кружат над улицами. Ученые фотографировали стаи птиц со скоростью 10 кадров в секунду. Анализируя полученные изображения, специалисты смогли получить трехмерные модели стаи в отдельные моменты времени и определить направление движения и скорость птиц в каждый момент.

Ученые выяснили, что движение каждой из птиц зависит от движения всех остальных. Если один скворец менял направление полета или скорость, другие птицы немедленно делали так же. Исследователи изучали стаи разного размера - от 122 до 4268 птиц - и во всех случаях птицы двигались по аналогичным законам. Способ движения, который используют птичьи стаи, встречается и в неживой природе. Похожие процессы протекают, например, при сходе лавин или росте кристаллов.

Авторы работы полагают, что такая тактика перемещения в пространстве позволяет птицам оптимально реагировать на внешние раздражители. На данный момент специалистам неясно, как скворцам удается практически мгновенно реагировать на "исходящий" сигнал - изменение движения одной из птиц.