Новости науки 03.10 Проект "Фамилон": экспериментальная проверка физических оснований космологии нестабильных нейтрино (М.Ю.Хлопов, ИПМ РАН).

В объединенном институте ядерных исследований (Дубна) идет подготовка к эксперименту "Фамилон", основанному на прецезионном измерении спектра электронов от распада мюонов. Эксперимент может прояснить такой фундаментальный вопрос, как нарушение симметрии между тремя поколениями лептонов и кварков и пролить свет на ряд важнейших вопросов космологии.

Современная космология описывает строение и эволюцию горячей Вселенной на основе инфляционных моделей (расширение Вселенной по экспоненциальному закону в первые мгновения своего существования) с бариосинтезом и небарионной скрытой массой. И механизм инфляции, и бариосинтез, и природа скрытой массы зависят от предсказаний теории элементарных частиц, которые не доступны прямому экспериментальному изучению и проверка которых, в свою очередь, привлекает их космологические следствия. Космомикрофизика, изучающая фундаментальную взаимосвязь микро- и макро-мира, предлагает выход из этого порочного круга. Космомикрофизический подход соединяет косвенные космологические, астрофизические и экспериментально-физические проявления подлинной истории Вселенной и физических законов, лежащих в ее основе. Из такого анализа вытекает нетривиальная связь между физическими основами современной космологии и физическими процессами, доступными экспериментальному и наблюдательному поиску в лабораторных и астрофизических исследованиях.

В этом направлении российскими учеными предложен недавно принципиально новый подход к развитию методов экспериментальной проверки современной космологии. С теоретическим обоснованием и началом экспериментального поиска двухчастичного распада мюона в проекте "Фамилон" сделан первый шаг к созданию экспериментальной космомикрофизики.

Проблема существования трех семейств (поколений) кварков и лептонов является одной из интригующих загадок физики микромира. Теория горизонтального объединения, разработанная отечественными учеными в последнее десятилетие, объясняет сходство семейств наличием симметрии между поколениями, а их различия - отражением нарушения этой симметрии (аналогично хорошо понятому нарушению симметрии между электромагнитными и слабыми взаимодействиями). В таком подходе не только воспроизводятся наблюдаемые свойства кварков и лептонов, но и предлагаются физические основы инфляционных космологических моделей с бариосинтезом и скрытой массой. В частности, в рамках единой схемы предсказывается спектр масс нейтрино, существование архиона (голдстоуновского бозона соединяющего свойства аксиона, фамилона и майорона) и архионные распады кварков и лептонов. При этом сочетание физических, астрофизических и космологических ограничений выделяет ограниченный набор возможных космологических моделей, одной из которых является иерархическая распадная модель формирования крупномасштабной структуры Вселенной в последовательности стадий доминантности массивных нейтрино и продуктов их распада.

Физический механизм распада более тяжелых нейтрино на более легкие и архион, предсказываемый на основе модели горизонтального объединения, лежит в основе и гипотетического двухчастичного распада мюона на электрон и архион (основной канал распада мюона - на электрон и два нейтрино). Параметры космологических моделей определяют при этом допустимый диапазон относительной вероятности этого экзотического канала распада мюона, доступный проверке в прецизионных измерениях бета спектра распада мюона детектором ПИЯФ, начатых в настоящее время в рамках проекта "Фамилон" в мюонном пучке ОИЯИ. Космомикрофизический анализ экспериментальных данных по поиску этого редкого распада, важному для исследования проблемы поколений кварков и лептонов - одной из важнейших в теории элементарных частиц, придает такому поиску значение критического эксперимента для космологических моделей образования структуры нестабильными массивными нейтрино, основанных на модели горизонтального объединения.

перейти к началу страницы