Нейтронные звезды проверяют гипотезу пятой силы природы

03.12.2025

Современная физика опирается на четыре фундаментальные силы, однако уже не одно десятилетие ученые допускают существование пятой, пока неуловимой формы взаимодействия. Найти ее в земных условиях крайне сложно, поскольку любые слабые эффекты тонут в экспериментальных шумах. Новые астрофизические исследования предлагают неожиданного союзника в этом поиске - нейтронные звезды, самые плотные наблюдаемые объекты во Вселенной.

В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, международная группа физиков показала, что нейтронные звезды позволяют установить наиболее жесткие на сегодняшний день ограничения на существование гипотетической пятой силы. В центре внимания оказались так называемые скалярные частицы - предполагаемые переносчики нового взаимодействия, которое могло бы дополнять известные фундаментальные силы.

Нейтронные звезды образуются после коллапса массивных светил и представляют собой сверхплотные объекты, где протоны и нейтроны сжаты до экстремальных состояний. В отличие от лабораторных экспериментов, здесь слабые эффекты не теряются на фоне тепловых или механических флуктуаций. Если скалярные частицы действительно существуют, то в недрах таких звезд они должны рождаться при столкновениях нуклонов и уносить энергию наружу, ускоряя процесс охлаждения.

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи построили детальные компьютерные модели эволюции нейтронных звезд - от момента их рождения до нынешнего состояния. В расчетах были учтены все известные механизмы потери энергии, включая нейтринное излучение и тепловое излучение с поверхности. Затем в модель добавили дополнительный канал охлаждения, связанный с возможным рождением скалярных частиц.

Полученные теоретические кривые сравнили с наблюдениями реальных объектов. В качестве эталона использовались данные по изолированным рентгеновским нейтронным звездам, известным как Magnificent Seven, а также по пульсару PSR J0659. Эти объекты хорошо изучены, и их температура позволяет достаточно точно проследить историю остывания.

Результаты моделирования оказались показательными. Если бы новая сила взаимодействовала с нуклонами достаточно интенсивно, нейтронные звезды должны были бы остывать заметно быстрее и выглядеть значительно холоднее, чем это фиксируют телескопы. Однако никаких отклонений от стандартной картины охлаждения обнаружено не было. На основании этого был установлен самый строгий на сегодняшний день предел на силу взаимодействия скалярных частиц с нуклонами - не более 5x10^-14, что примерно в десять раз точнее предыдущих оценок.

По словам автора исследования Эдоардо Витальяно, эти результаты наглядно демонстрируют, что сама Вселенная может служить уникальной экспериментальной установкой для проверки фундаментальных законов физики. Хотя прямых доказательств существования пятой силы пока не получено, новые ограничения существенно сужают пространство возможных теорий и помогают уточнить модели, описывающие гравитацию и темную материю. Нейтронные звезды тем самым становятся не только астрофизическими объектами, но и ключевым инструментом в поиске новых законов природы.

<< Назад: Телевизор LG Magnit Active Micro LED 04.12.2025

>> Вперед: Аэродинамический шлем LS2 Rapid III 03.12.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Наушники Soundcore Space 2 09.03.2026

Современные пользователи все чаще ищут универсальные наушники, способные сочетать высокое качество звука, комфорт при длительном ношении и длительное время автономной работы. На выставке MWC 2026 компания Anker представила новую модель полноразмерных беспроводных наушников Soundcore Space 2, которая нацелена как на повседневное использование, так и на путешествия, предлагая обновленный дизайн и расширенные технические возможности по сравнению с предыдущей версией. Новинка получила более плавные линии чаш и легкий корпус весом 261 грамм, что обеспечивает комфорт даже при длительном прослушивании музыки. Для улучшения посадки и удобства производитель использовал мягкую пену с эффектом памяти, а эргономика наушников была протестирована на более чем 2000 профилях головы, что позволило достичь оптимального прилегания для большинства пользователей. Soundcore Space 2 будут доступны в трех цветовых вариантах: кремовый белый (Cream White), угольно-черный (Jet Black) и шалфейно-зеленый (Sa ...>>

Ритм сердца влияет на восприятие и чувства 08.03.2026

Связь между сердцем и мозгом выходит далеко за пределы привычного представления о том, что сердце просто качает кровь. Новые исследования показывают, что сердечный ритм способен прямо влиять на восприятие внешнего мира и на эмоциональное состояние человека, открывая уникальный диалог между физиологией и сознанием. Работа сердца делится на две основные фазы: систолу и диастолу. Во время систолы сердечная мышца сокращается и выталкивает кровь в сосуды, а при диастоле сердце расслабляется, позволяя крови вернуться внутрь. Хотя мозг не управляет каждой конкретной фазой сокращений, он регулирует частоту сердечных сокращений в зависимости от состояния организма: в стрессовой ситуации пульс учащается, а в спокойном состоянии снижается. Однако взаимодействие между сердцем и мозгом двустороннее: мозг реагирует на сигналы от сердца так же, как сердце откликается на команды мозга. Международная группа исследователей проанализировала мозговую активность в зависимости от сердечного цикла. Они ...>>

Молекулы ДНК как новые носители данных 08.03.2026

С ростом объемов цифровой информации ученые ищут новые методы хранения данных, способные сочетать высокую плотность, долговечность и энергоэффективность. Одним из самых перспективных направлений становится использование молекул ДНК - естественного носителя генетической информации, который способен сохранять данные в течение тысяч лет при подходящих условиях. Недавние исследования показывают, что ДНК может стать не только архивом, но и полноценным перезаписываемым носителем информации. Исследователи из Университета Миссури создали систему, позволяющую записывать, стирать и повторно записывать данные в молекулах ДНК. Ранее ДНК использовалась в основном для долговременного архивирования информации, что делало носитель одноразовым. Новый подход превращает молекулярный носитель в полноценный цифровой накопитель с возможностью редактирования содержимого. Принцип работы устройства основан на естественном "языке" ДНК: в отличие от обычных компьютеров, где данные кодируются последовательн ...>>

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Случайная новость из Архива Гидродинамический аналог излучения из масла 17.02.2023 Американские и французские ученые получили в вибрирующем сосуде с маслом гидродинамический аналог излучения - эффекта из квантовой оптики. Из-за вибраций на поверхности масла образовывались волны, провоцировавшие появление капель подобно тому, как ансамбли атомов способны излучать свет через коллективное взаимодействие между собой. Эксперимент физиков осветил особенности квантового эффекта, а также найдет применение в расчетах гидродинамических систем. Когда атомы в ансамбле находятся очень близко друг к другу, на меньшем расстоянии, чем длина волны, они взаимодействуют друг с другом посредством электромагнитного поля, что позволяет им коллективно испускать фотоны, причем с большей интенсивностью, чем каждый отдельный атом. Это явление называется сверхизлучением (superradiance) и представляет не только теоретический интерес для ученых, но и практический, ведь его можно использовать в самых разных областях, связанных с оптикой: от лазеров до квантовых информационных технологий. В своей работе физики Массачусетского технологического института продемонстрировали аналогичное сверхизлучению явление, однако в сосуде, заполненном маслом. Создание гидродинамических аналогов квантовых явлений, в основе которых так же лежат волны, физики занимаются давно. К примеру, есть гидродинамические версии эффекта Казимира, эффекта Ааронова - Бома и даже опытов с темными дырами. Они позволяют изучать явления, которые напрямую изучать сложно или даже невозможно. В своих экспериментах физикам удалось зафиксировать несколько существенных особенностей надизлучения, воспроизведя его в вибрирующем сосуде с маслом, в котором атомами выступили полости на дне, а излучение проявлялось в появлении капель на поверхности от волновой связи между ними. Для исследования ученые создали емкость с двумя углублениями глубиной 6 миллиметров и диаметром 7 миллиметров, расстояние между которыми изменяли в диапазоне от 8 до 12 миллиметров. Они служили резонаторами, над которыми тонким слоем 0,75 миллиметра разлили масло. Вся конструкция подвергалась вибрациям с частотой у 39 герцов с разной амплитудой, которую физики подбирали к преодолению так называемой границы Фарадея - границы, за которой на поверхности появлялись рябь (волны Фарадея). Выяснилось, что даже на столь значительных расстояниях волновое поле возмущения одного резонатора может достигать другого, что дает им возможность осуществлять дальнодейственные взаимодействия. Брыжейки наиболее интенсивно проявлялись над резонаторами, от поверхности вблизи которых отрывались капли. Поскольку волны обоих резонаторов встречались и интерферировали, это влияло и на образование капель. Количество формируемых в секунду капель физики и принимали как излучение. В созданной ими системе появление капель является аналогом излучения фотона через коллективное взаимодействие атомов. Кроме усиления излучения, гидродинамический эксперимент с надизлучением имеет еще несколько общих ключевых черт с надизлученням из квантовой оптики. Воспроизвести субизлучение помогла бы другая геометрия резонаторов. Как пишут исследователи, образование капель в их системе станет новой платформой для изучения гидродинамических аналогов явления коллективного излучения частиц и дальнейшего расширения области гидродинамических аналогов квантовых явлений.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026