Аномалия галлия: почему странный и очень дорогой металл бросает вызов известной физике

Галлий является интересным металлом. Он находится в твердом состоянии до того момента, пока его не положили на руку. Этот металл перейдет в жидкое состояние, ведь у него относительно низкая температура плавления: почти 30 градусов Цельсия. Галлий является одним из самых дорогих металлов: цена за тонну может достигать полмиллиона долларов, а иногда и более 1 млн. Физики использовали в разных экспериментах один из стабильных изотопов галлия для изучения солнечных нейтрино. Ученые обнаружили аномалию, которая бросает вызов современной физике, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Стандартная модель физики элементарных частиц, которая описывает все известные частицы, все же имеет свои ограничения. Предполагается, что она может быть неполной и существуют неизвестные пока частицы.

Нейтрино является неуловимой элементарной частицей. Существует три известных типа этой частицы или аромата: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. У нейтрино нет электрического заряда и они имеют такую маленькую массу, что долгое время считалось, то это безмассовые частицы.

Нейтрино пролетают без помех через любой объект в космосе, ведь взаимодействия частицы с материей происходит очень редко. Каждую секунду через ваше тело проходит 100 триллионов нейтрино, но вы этого не чувствуете.

Нейтрино создаются в результате разных астрофизических событий, в том числе и в результате термоядерного синтеза в недрах Солнца. Но по мере перемещения частиц по космосу, с ними что-то происходит. Они меняют свои ароматы. Частицы переходят из электронных нейтрино в мюонные нейтрино, в тау-нейтрино или наоборот. Соотношение этих переходов хорошо предсказывается наблюдениями и теорией.

Если изотоп галлия-71 взаимодействует с электронными нейтрино, он распадается на германий-71 и электрон. В отличие от галлия, германий-71 нестабилен и распадается с периодом полураспада 11,4 дня обратно в галлий. И вот тут все становится сложнее. Потому что многие эксперименты с галлием за последние 35 лет показали, что при взаимодействии с нейтрино не производится достаточно германия. Это называется аномалия галлия.

Физики считали, что возможно, они не полностью понимают взаимодействие между нейтрино и галлием. Хотя улучшить это понимание удалось в 2023 году и аномалия так никуда и не делась.

Существует предположение, что Стандартная модель физики элементарных частиц не учитывает еще один аромат нейтрино. Возможно существуют типы нейтрино, которые взаимодействуют с материей только посредством гравитации. Хотя существование стерильного нейтрино пока не доказано, это не значит, что не может быть.

С другой стороны физики не уверены, что разгадкой аномалии галлия может быть стерильное нейтрино. Возможно, во время экспериментов ученые не учли некоторые физические особенности или неправильно их интерпретировали.

А может быть совершенно другое объяснение, которое выходит за пределы Стандартной модели физики элементарных частиц. Пока что эта загадка остается нераскрытой, но удивительно, что интересный металл галлий может содержать ключ к совершенно новому способу понимания Вселенной.

Также Фокус писал о том, где на самом деле находится центр нашей Вселенной. Для правильной визуализации пространства людям часто требуется центральная точка. Но есть ли центр у нашей Вселенной? В некотором смысле да, но с этим понятием не все так просто.

Фокус также писал об открытии физиков, которые выяснили, что на самом деле в определенных, очень экстремальных условиях, вода может перейти из жидкого в твердое состояние даже при очень высокой температуре.