Аномалія галію: чому дивний і дуже дорогий метал кидає виклик відомій фізиці

Галій є цікавим металом. Він перебуває у твердому стані до того моменту, поки його не поклали на руку. Цей метал перейде в рідкий стан, адже він має відносно низьку температуру плавлення: майже 30 градусів Цельсія. Галій є одним із найдорожчих металів: ціна за тонну може сягати півмільйона доларів, а інколи й понад 1 млн. Фізики використовували в різних експериментах один зі стабільних ізотопів галію для вивчення сонячних нейтрино. Вчені виявили аномалію, яка кидає виклик сучасній фізиці, пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Стандартна модель фізики елементарних частинок, яка описує всі відомі частинки, все ж має свої обмеження. Передбачається, що вона може бути неповною й існують невідомі поки що частинки.

Нейтрино є невловимою елементарною частинкою. Існує три відомих типи цієї частинки або аромату: електронне нейтрино, мюонне нейтрино і тау-нейтрино. У нейтрино немає електричного заряду і вони мають таку маленьку масу, що тривалий час вважалося, то це безмасові частинки.

Нейтрино пролітають без перешкод через будь-який об'єкт у космосі, адже взаємодії частинки з матерією відбуваються дуже рідко. Щосекунди через ваше тіло проходить 100 трильйонів нейтрино, але ви цього не відчуваєте.

Нейтрино створюються в результаті різних астрофізичних подій, зокрема і в результаті термоядерного синтезу в надрах Сонця. Але в міру переміщення частинок космосом, з ними щось відбувається. Вони змінюють свої аромати. Частинки переходять з електронних нейтрино в мюонні нейтрино, в тау-нейтрино або навпаки. Співвідношення цих переходів добре передбачається спостереженнями і теорією.

Якщо ізотоп галію-71 взаємодіє з електронними нейтрино, він розпадається на германій-71 і електрон. На відміну від галію, германій-71 нестабільний і розпадається з періодом напіврозпаду 11,4 дня назад у галій. І ось тут все стає складніше. Тому що багато експериментів з галієм за останні 35 років показали, що під час взаємодії з нейтрино не виробляється достатньо германію. Це називається аномалія галію.

Фізики вважали, що можливо, вони не повністю розуміють взаємодію між нейтрино і галієм. Хоча поліпшити це розуміння вдалося у 2023 році й аномалія так нікуди й не поділася.

Існує припущення, що Стандартна модель фізики елементарних частинок не враховує ще один аромат нейтрино. Можливо, існують типи нейтрино, які взаємодіють з матерією тільки за допомогою гравітації. Хоча існування стерильного нейтрино поки що не доведено, це не означає, що не може бути.

З іншого боку фізики не впевнені, що розгадкою аномалії галію може бути стерильне нейтрино. Можливо, під час експериментів учені не врахували деякі фізичні особливості або неправильно їх інтерпретували.

А може бути зовсім інше пояснення, яке виходить за межі Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Поки що ця загадка залишається нерозкритою, але дивно, що цікавий метал галій може містити ключ до абсолютно нового способу розуміння Всесвіту.

Також Фокус писав про те, де насправді розташований центр нашого Всесвіту. Для правильної візуалізації простору людям часто потрібна центральна точка. Але чи є центр у нашого Всесвіту? У певному сенсі так, але з цим поняттям не все так просто.

Фокус також писав про відкриття фізиків, які з'ясували, що насправді за певних, дуже екстремальних умов, вода може перейти з рідкого у твердий стан навіть за дуже високої температури.