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.
В РУДН подвели итоги конкурса среди научных студенческих обществ и научных кружков. Лучшим НСО стало GreenLab института экологии, второе место заняло сообщество института иностранных языков, а третье — факультета гуманитарных и социальных наук.
10 научных журналов РУДН вошли в первый высший уровень государственного перечня научных изданий — «Белого списка».
Египетский учёный Абдельрауф Масуд Али, доцент департамента рационального природопользования института экологии РУДН, стал лауреатом Государственной поощрительной премии Египта в области сельскохозяйственных наук за 2024 год.