Физики РУДН оценили вклад гравитации в формирование элементарных частиц
Гравитационное взаимодействие между элементарными частицами — электронами, протонами, нейтронами — слабо из-за их малой массы по сравнению с кулоновскими силами — притяжением и отталкиванием в зависимости от заряда. К примеру, отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг атомного ядра, в составе которого есть имеющие положительный заряд протоны. Это означает, что отношение ньютоновского притяжения к кулоновскому отталкиванию, обозначаемое как γ, пренебрежимо мало. Однако в планковских масштабах, то есть на расстояниях, близких к 1,6⋅10−35 м, эти силы становятся сопоставимыми. Физики РУДН обнаружили решения существующих моделей, которые соответствуют частицам на планковском масштабе.
«Существует ряд данных, указывающих на потенциально важную роль, которую гравитация может играть в микромире. Нам не известно о хоть сколько-нибудь серьезных попытках теоретически получить настолько малую величину этого „магического“ безразмерного числа γ — 10-40. Мы представили простую модель, в рамках которой возможно естественным образом найти его частное значение», — кандидат физико-математических наук Владимир Кассандров, доцент Института гравитации и космологии РУДН.
Физики РУДН обратились к полуклассическим моделям, которые основаны на уравнениях электромагнитного поля. У них существует несколько решений для частиц, а также для солитонов — одиночных устойчивых волн. Обычно гравитация в таких уравнениях не учитывается. Вместо этого в уравнение вводится некоторая нелинейная поправка. Какая именно — выбирается практически произвольно. Это и становится основной проблемой в таких моделях. Решить ее можно, если включить в систему уравнения трех фундаментальных полей. Тогда благодаря требованиям калибровочной инвариантности, по которым наблюдаемые физические величины не изменяются при преобразованиях полей, форма нелинейности оказывается жестко определенной. Физики РУДН использовали этот подход и попытались найти решения, характеристики которых подходят под типичные элементарные частицы. Это бы показало, что гравитация играет фундаментальную роль в их формировании.
Получить решения при γ<0.9, в которых электрический заряд и масса соответствовали элементарным частицам, физикам не удалось. Возможно ли этого достичь, остается под вопросом. Однако вместо этого удалось найти решения модели при γ, примерно равном единице. Они описывают «полуквантовые» заряженные объекты на планковских масштабах — с массой порядка 10−5 гр и размером около 10−33 см. Чему эти решения соответствуют, физикам до конца не ясно — гипотетические частицы с соответствующими параметрами называют максимонами или планкеонами. Кроме того, физики РУДН стали первыми, кому удалось получить дискретный энергетический спектр для объектов, у которых значение γ стремится к бесконечности, то есть электрическое поле исключается из модели. Решением в данном случае становятся объекты с массой, близкой к солнечной.
«Наша попытка оценить вероятностные характеристики при γ<0.9 оказалась безуспешной, но это означает, что все еще остается возможность существования таких частицеобразных решений в модели. В будущем мы хотим пролить свет на эту физически интригующую, но математически очень сложную проблему, и выяснить, существуют ли в рамках модели трех полей решения для элементарных частиц», — кандидат физико-математических наук Владимир Кассандров, доцент Института гравитации и космологии РУДН.
Результаты опубликованы в журнале Universe.
Ирина Алексеевна Черных — кандидат юридических наук, доцент кафедры международного права РУДН и ответственная за Центр международного космического права им. Г. П. Жукова. Учёная также эксперт в области правового режима Луны и космических ресурсов, индивидуальный член Международного института космического права (Париж) и участник Глобальной группы по устойчивой деятельности на Луне (Австрия). В канун Дня космонавтики мы поговорили с Ириной Алексеевной о том, как право реагирует на новую лунную гонку, почему бизнесу тесно в старых договорах и зачем юристу-международнику смотреть на звёзды.
Натан Андреевич Эйсмонт — ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН, преподаватель кафедры механики и процессов управления инженерной академии РУДН и ученик великого учёного Сергея Павловича Королёва.
В РУДН он читает студентам курсы «Небесная механика» и «Управление движением космических аппаратов», передавая фундаментальные знания и уникальный практический опыт. Свой путь в науке он начал в Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королёва, где сразу оказался вовлечён в проекты исследования Луны. О том, как рождались легендарные разработки, можно ли защитить Землю от астероидов и чему учёный учится у своих студентов — в интервью, приуроченном ко Дню космонавтики.
За последние пять лет научное сотрудничество РУДН с университетами и исследовательскими центрами Китая достигло впечатляющих результатов. Совместно подготовлено более 1000 научных публикаций по широкому спектру направлений — от инженерии и технологий до медицины и социальных наук. 19 из этих материалов вошли в топ высокорейтинговых журналов, что подтверждает мировой уровень проводимых исследований.