Загадка со временем жизни нейтрона усложняется, а тёмной материи до сих пор не видно

https://www.quantamagazine.org/neutron-lifetime-puzzle-deepens-but-no-dark-matter-seen-20180213/
  • Перевод

Два метода измерения жизни нейтрона дают разные результаты, что создаёт неопределённость в космологических моделях. Но никто не знает, в чём проблема





Когда физики вырывают нейтроны из атомных ядер, засовывают их в бутылку и считают, сколько нейтронов останется в ней через какое-то время, они предполагают, что нейтроны испытывают радиоактивный распад в среднем через 14 минут 39 секунд. Но когда другие физики создают лучи нейтронов и подсчитывают количество появляющихся протонов – частиц, являющихся продуктами распада свободных нейтронов – у них получается среднее время жизни порядка 14 минут 48 секунд.

Расхождения между измерениями в бутылке и луче существуют с тех пор, когда методы подсчёта времени жизни нейтрона начали давать свои результаты в 1990-х. Сначала все измерения были настолько неточными, что никто не волновался по этому поводу. Но постепенно оба метода улучшались, и всё равно расходились в оценках. Сейчас исследователи из Национальной лаборатории Лос-Аламос провели наиболее точное бутылочное измерение времени жизни нейтрона, использовав новый тип бутылок, устраняющий возможные источники ошибок, присущие предыдущим схемам. Результат, который вскоре появится в журнале Science, подкрепляет различие с измерениями в опытах с лучами и увеличивает шансы на появление новой физики вместо простой ошибки в эксперименте.

Но какой именно новой физики? В январе два физика-теоретика выдвинули захватывающую гипотезу о причине упомянутого несоответствия. Бартоц Форнал и Бенджамин Гринштейн из Калифорнийского университета в Сан-Диего утверждают, что нейтроны иногда могут распадаться на тёмную материю – невидимые частицы, составляющие до шести седьмых всей материи Вселенной, если учитывать их гравитационное влияние, и при этом ускользающие в течение десятилетий их экспериментальных поисков. Если нейтроны иногда таинственным образом превращаются в частицы тёмной материи вместо протонов, они должны исчезать из бутылок быстрее, чем появляются протоны в лучах – а именно так и происходит.


Эксперимент в UNCtau в Лос-Аламосе, использующий бутылочный метод для измерения времени жизни нейтронов

Форнал и Гринштейн определили, что в простейшем случае масса гипотетической частицы тёмной материи должна находиться в пределах 937.9 — 938.8 МэВ, и что нейтрон, распадающийся на такую частицу, будет испускать гамма-луч определённой энергии. «Это весьма конкретный сигнал, который можно искать в экспериментах», — сказал Форнал в интервью.

Команда эксперимента UCNtau в Лос-Аламосе – названная в честь ультрахолодных нейтронов и тау, греческой буквы, обозначающей время жизни нейтрона – услышала о работе Форнала и Гринштейна в прошлом месяце, когда готовилась к очередному экспериментальному подходу. Почти сразу же Чжао Вен Тан [Zhaowen Tang] и Крис Моррис, участники коллаборации, поняли, что могут прикрутить германиевый детектор к своей бутылке для обнаружения гамма-лучей, исходящих в результате распада нейтронов. «Чжао Вен пошёл и сделал стенд, мы собрали части, необходимые для нашего детектора, разместили их рядом с резервуаром и начали сбор данных», — сказал Моррис.

Анализ данных тоже провели быстро. 7 февраля, всего через месяц после появления гипотезы Форнала и Гринштейна, команда UCNtau сообщила о результатах экспериментальных тестов на сайте arxiv.org. Они утверждают, что исключили наличие характерных гамма-лучей с определённостью в 99%. Рассказывая о результате, Форнал отметил, что гипотезу тёмной материи они полностью не исключили: есть и другой вариант, при котором нейтрон распадается на две частицы тёмной материи, вместо одной частицы и гамма-луча. Но без чётких экспериментальных признаков этот вариант будет гораздо сложнее проверить.


Детектор протонов в Национальном институте стандартов и технологии, используемый в лучевом методе

Свидетельств наличия тёмной материи не найдено. Однако расхождение во времени жизни нейтрона установлено чётко, как никогда ранее. А живёт ли нейтрон в среднем 14 минут 39 секунд или 48 секунд, имеет большое значение.

Физикам необходимо знать время жизни нейтрона для подсчёта относительного количества водорода и гелия, появившегося в первые минуты жизни Вселенной. Чем быстрее в то время нейтроны распадались на протоны, тем меньше их должно было остаться позже, когда они встраивались в ядра гелия. «Баланс водорода и гелия – первая из многих чувствительных проверок динамики Большого взрыва, — сказал Джеффри Грин, физик-ядерщик из Университета в Теннеси и Национальной лаборатории Оак-Ридж, — а ещё он говорит о том, как в следующий миллиард лет будут формироваться звёзды», поскольку галактики, содержащие больше водорода, формируют более массивные, и в итоге, более подверженные взрывам звёзды. Поэтому время жизни нейтрона влияет на предсказания далёкого будущего Вселенной.

Кроме того, нейтроны и протоны – это композитные элементарные частицы, состоящие из кварков, удерживаемых вместе глюонами. Вне стабильных атомных ядер нейтрон распадается, когда один из его нижних кварков испытывает слабый ядерный распад и превращается в верхний кварк, что превращает нейтрон в положительно заряженный протон и порождает отрицательно заряженный электрон и антинейтрино. Кварки и глюоны невозможно изучать отдельно, поэтому распад нейтронов, как говорит Грин, «это наш наилучший суррогат для изучения элементарных взаимодействий кварков».

Затянувшееся дело с девятисекундной неопределённостью во времени жизни нейтрона нужно разрешить. Но никто не имеет ни малейшего понятия, в чём тут проблема. Грин, ветеран лучевых экспериментов, сказал: «Мы все тщательно изучали эксперименты друг друга, и если бы мы знали, в чём состоит проблема, мы бы её нашли».


По вертикали – время жизни нейтрона в секундах. Красным отмечены результаты опытов с лучами, синим – с бутылками.

Впервые расхождение стало серьёзной проблемой в 2005-м, когда группа под руководством Анатолия Сереброва из Петербургского института ядерной физики и физики из Национального института стандартов и технологий (NIST) в Гейтерсберге, Мэриленд, сообщили, соответственно, результаты измерений по бутылкам и лучам, сами по себе очень точные – погрешность бутылочного оценивалась в одну секунду, а лучевого – в три секунды – но отличавшиеся друг от друга на восемь секунд.

Спустя множество улучшений схем работы, независимых проверок и задумчивого почёсывания учёных голов, разница между средним временем для бутылки и луча лишь немного возросла – до девяти секунд – а погрешности уменьшились. Получается два варианта, как говорит Питер Гелтенборт, физик-ядерщик из Института Лауэ-Ланжевена во Франции, в 2005-м работавший в команде Сереброва, а сейчас работающий в UCNtau: «Либо перед нами некая весьма экзотическая новая физика, либо все мы переоценили точность измерений».

Практикующие лучи учёные из NIST и других лабораторий работали над тем, чтобы разобраться и минимизировать множество источников неопределённости в опытах, включая интенсивность нейтронного луча, объём детектора, через который он проходит, эффективность детектора, воспринимающего протоны, порождённые распадающимися нейтронами по всей длине луча. Годами Грин особенно скептически относился к измерениям интенсивности луча, но независимые проверки устранили сомнения. «Сейчас у меня нет лучшего кандидата на незамеченное нами систематическое явление», — сказал он.

Что касается бутылок, эксперты подозревали, что нейтроны могут поглощаться стенками бутылок, несмотря на покрытие их гладким и отражающим материалом, даже после корректировки поглощений через изменение размеров бутылок. Кроме того, может что-то пропускать стандартный способ подсчёта количества выживших в бутылке нейтронов.

Но новый эксперимент в UCNtau исключил оба объяснения. Вместо хранения нейтронов в материальных бутылках, учёные поймали их при помощи магнитных полей. А вместо перемещения выживших нейтронов к внешнему детектору, они использовали местный детектор, погружаемый в магнитную бутылку и быстро поглощающий все имеющиеся внутри нейроны. Каждое поглощение характеризуется вспышкой света, которую регистрируют фотоэлементы. Однако их итоговый результат поддержал итоги предыдущего опыта.

Остаётся только двигаться дальше. «Все двигаются дальше», — сказал Моррис. Он с командой UCNtau всё ещё собирают данные и заканчивают анализ, куда входит в два раза больше данных, чем в работе, которая скоро появится в журнале Science. Они намереваются измерить тау с погрешностью всего в 0,2 секунды. Что до лучей, группа из NIST под руководством Джеффри Нико собирает данные уже сейчас и ожидает, что результаты появятся в течение двух лет, а погрешность будет ограничена одной секундой – в то время, как в Японии проходит свой эксперимент, J-PARC.

NIST и J-PARC либо подтвердят результат UCNtau, навсегда определив время жизни нейтрона, либо эта сага продолжится.

«На улучшение экспериментов мотивирует эта напряжённость, создаваемая расхождением в двух независимых методах», — сказал Грин. Если бы была разработана только одна из технологий, бутылка или луч, физики бы могли действовать дальше с неправильной величиной для тау, встроенной в их вычисления. «Преимущество обладания двумя независимыми методами состоит в том, что они поддерживают честность. Когда я работал в Национальном бюро стандартов, там ходила поговорка: „Человек с одними часами всегда точно знает, который час; человек с двумя часами никогда в этом не уверен“.
Поделиться публикацией
Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

Зачем оно вам?
Реклама
Комментарии 51
  • +9
    Хм… Что-то это мне напоминает… Начало века, физика практически завершена, всё открыто. Есть лишь пара раздражающих мелочей, вроде ультрафиолетовой ката разных радиусов протона и времени жизни нейтрона, в зависимости от метода измерений. А, ну ещё уже много лет безуспешно пытаются понять и обнаружить эфир тёмную материю…

    Я точно где-то такое уже слышал…
    • –1
      Когда физики вырывают нейтроны из атомных ядер, засовывают их в бутылку и считают, сколько нейтронов останется в ней через какое-то время, они предполагают, что нейтроны испытывают радиоактивный распад в среднем через 14 минут 39 секунд. Но когда другие физики создают лучи нейтронов и подсчитывают количество появляющихся протонов – частиц, являющихся продуктами распада свободных нейтронов – у них получается среднее время жизни порядка 14 минут 48 секунд.

      А про релятивистские эффекты не забыли случаем?
      Но какой именно новой физики?

      Видимо СТО :D
      • +5
        А про релятивистские эффекты не забыли случаем?
        О да, уровень квалификации всех людей, проводящих эти эксперименты, конечно, не дотягивает даже до уровня десятиклассника.
        • +1
          Но в статье ни слова об этом не сказали, как и про скорости нейтронов в лучах, но я так подсчитал, если вдруг та разница в 9 секунд исключительно релятивистский эффект, то скорости нейтронов где то около 42000 км/c. Но вообще я пошутил, добрее будь.
          • 0
            Вот поерничали тут, а я межу тем открыл одну из научных работ, где измеряли время жизни нейтронов «лучевым методом» (https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.71.055502 — на сводном графике ее результат прямо посередине — 2005 год) и как оказывается там поправок на релятивисткие эффекты НЕТ. ВООБЩЕ.

            Правда в этой конкретной работе в которую тыкнул наугад(все читать слишком долго и скучно) работали с «холодными» нейтронами. В прямом смысле — охлажденными, так что там даже не «пучок» нейтронов как на ускорителях частиц, а скорее трубка по которой нейтроны «текут» в виде «нейтронного газа» из небольшого научного ядерного реактора к измерительным приборам, хотя называется все это дело это все равно «beam». И скорость полета которых соответственно совсем невелика (средняя должна быть ниже 1 км/с, хотя напрямую значение и не приводится), так что эта поправка на результат повлияла бы крайне слабо (и поэтому причиной озвученных расхожденияй/неопределенности быть не может).
            Но однако факт — эффект замедления времени влияющие в том числе на время жизни элементарных частиц / скорость их распада вообще в принципе не учтен.
            Даже формальной отписки, что мол скорости движения малы, поэтому релятивисткие эффекты в этой работе учитывать не будем нет. Так что про релятивисткие эффекты именно что «забыли».

            4erdak
            • 0
              Открываем статью Бирна 1990 года, собственно из которой вырос этот эксперимент.
              В одном из абзацев:
              The present experiment is of the in-beam variety where the beam volume is defined by the boundaries of an electromagnetic Penning trap. The trap retains all protons produced by neutron decay in the cold neutron beam which traverses it parallel to the magnetic axis.

              Открываем Вики и ищем холодные нейтроны.
              Для верности предположим в пучке присутствуют не холодные, а тепловые нейтроны:
              Тепловые нейтроны или медленные нейтроны — свободные нейтроны, кинетическая энергия которых близка к средней энергии теплового движения молекул газа при комнатной температуре

              Вспоминаем, или вычисляем, что комнатным температурам соответствуют скорости молекул ~2 км/с.
              Считаем для этой скорости гамма-фактор (замедления времени):
              1/(1-(v/с)^2)^0.5 =1.00000000002693000000
              Думаю релятивистская поправка в 11 знаке после запятой для величины ~880 секунд не слишком значима при погрешности измерения 0,3%. :D
        • 0
          Интересно, как удержать нейтрон в магнитном поле — он же незаряженный как целое. Нагуглил во какую работу: neutron.physics.ncsu.edu/LifetimeWorkshop/talks/Saunders.pdf там написано, что используются сборки Хальбаха, но я все равно не понимаю, какой в итоге принцип удержания нейтронов в магнитном поле.
          • +3
            «нейтрон так же, как и электрон, имеет свой магнитный момент, называемый спином, который позволяет ему отражаться от магнитного поля, как кванты света отражаются в оптоволокне. Более того, отражающая способность будет зависеть от направления спина нейтрона: для нейтронов со спином вверх она выше, чем для нейтронов со спином вниз. „
          • +1
            За счет того что нейтрон частица не истинно элементарная, а составная. И нулевой заряд у него только «в среднем». А на самом деле в его структуре присутствуют кварки с положительным и отрицательным электрическим зарядами (и только в сумме их заряд = 0) из-за которых нейтрон не является истинно нейтральным и проявляет слабые электромагнитные свойства, в частности имеет маленький магнитный момент, про который уже написали выше.
          • 0
            Может у них там атомы водорода образуются активнее, чем обычно («about four per million»)? Которые не регистрируются ни как нейтроны в бутылках, ни как протоны в лучах.
            • –1
              А каким образом магнитные поля могут удерживать нейтроны, у которых нет заряда и магнитного момента?
              • +5
                У нейтрона есть магнитный момент.
                • +3
                  О. Не знал, читаю.
                • 0
                  Вообще-то у нейтрона есть спин и, соответственно, магнитный момент
                • –4
                  А потом физики таки поймут, что не смогли измерить скорость распада с точностью 1/1000 мГц просто потому, что она у адронов разная. На любом мезоне/гипероне мы можем иметь точность до 0.5 Гц, но явно не выше.
                  • +2
                    Такая же плохая ситуация с гравитационной постоянной.
                    Очень велик разброс
                    И есть пару разных максимумов к которым тянутся измерения.
                    НА элементах есть статьи про это
                    Про нейтрон и грав постоянную
                    • +2
                      Кстати, то же самое и с постоянной Хаббла — по реликтовому фону одно значение, а по цефеидам другое.
                      • 0
                        Да вроде как уже отменили постоянную Хаббла…
                        • 0
                          Вы либо что-то путаете, либо имели в виду нечто другое. Постоянная Хаббла никуда не делась. Другое дело, что она меняется во времени, но в любой момент времени постоянна для всей вселенной.
                        • 0
                          Скоро измерят еще и по гравитационным волнам (от слияния далеких ЧД и НЗ) и вероятно получат 3е не сходящееся ни с одним из 2х предыдущих.

                          Ну точнее какие-то оценки из грав. волн УЖЕ получили, но пока вроде погрешности еще слишком большие чтобы делать какие-то выводы.
                      • 0
                        Для современной физики 9 секунд это ведь почти вечность…
                        особенно для постоянной как время жизни частицы.)
                        Если нейтрон одинаковые а это скорее всего так и есть и распадаются на 2 частицы тёмной материи причем может и не одинаковые или они обязаны быть одинаковыми?
                        Кто может прикинуть какую скорость должен иметь нейтрон для такого замедления времени?
                        А может просто баг в движке реальности ). Хотя если так то баг махровый ).
                        • 0
                          Кто может прикинуть какую скорость должен иметь нейтрон для такого замедления времени?

                          «Всего-то» несчастных 42 500 километров в секунду. Расчёт — выше.
                        • 0
                          Интересно, если нейтроны испаряются, то сколько времени нужно нейтронной звезде (типичный размер 30 km), чтобы исчезнуть?
                          • 0
                            Не испаряются, а распадаются, только отдельные нейтроны. В нейтронной звезде они надёжно скреплены, это, в каком-то смысле, одно гигантское атомное ядро.
                            • 0
                              Тут нужно решить такую задачку. Если нейтрино может пролететь через условный 1 трлн. км свинца, то через 1 км нейтронной звезды оно пролетит легко или с заменой вероятностью взаимодействует как-то с чем-то?
                              Так как «гигантское атомное ядро» даже при параметрах Z=100, A = 300 живет не очень много времени, то как такая «слабая» сила, как гравитация, может помешать распаду нейтронов за 100 мс? Ну или там произойдет другой тип распада, но альфа-распад у выдуманного мною ядра кажется делает конфигурацию ядра ещё менее выгодной.
                              • 0
                                Не может :)
                                По моему тут все в кучу смешалось — радиоктивный распад, распад нейтрона, гравитация
                                Почитайте статью
                                elementy.ru/novosti_nauki/432146
                                В коментариях ученый объясняет от чего зависит время распада
                                • 0
                                  Второй закон термодинамики. Курите его!
                                  Вот у вас есть какая-то система. Не важно, нейтрон там или чугуниевый мост. Чтобы она во что-то другое превратилась, должно существовать состояние с более низкой энергией. Для свободного нейтрона в вакууме это состояние «протон+электрон», для моста — «куча чугуниевых чушек на полу». Внутри атома или нейтронной звезды состояние «протон+электрон» всё ещё есть, но энергия этого состояния больше, чем состояния «нейтрон».
                                  • 0
                                    Нейтронная звезда и отличаются тем, что для нее гравитация уже совсем не «слабая» сила, а превосходит по силе даже электромагнитные и слабые ядерные взаимодействия. Но немного уступает последней из 4х фундаментальных сил — сильному ядерному взаимодействию.

                                    Если к нейтронной звезде добавить еще немного массы, то гравитация превысит по масштабам и последнее сильное(ядерное) взаимодействие и материя вообще перестанет существовать в привычном виде — вместо материи будет черная дыра.
                                  • 0
                                    Вполне себе распадаются нейтроны в нейтронной звезде. Гуглите нейтринное остывание. Распадаются, с выпусканием нейтрино, звезда за счет этого остывает и еще поджимается. в результате получившиеся в результате распада протон и электрон снова сливаются в нейтрон.
                                • +4
                                  Только я вижу на графике что различные бутылочные измерения дают непересекающиеся диапазоны? А из этого очевидно следует что реальная погрешность сильно больше заявленной.
                                  Ура, проблема решена.
                                  • 0
                                    Чёртов гений!
                                    • +1
                                      В физике малых частиц измерения ведутся статистическими методами. Интервалы задают не точные границы погрешностей («вот зуб даю, значение лежит от 0,9 до 1,1»), а величину стандартного отклонения, σ («сигма»). Попасть за пределы интервала можно, просто чем дальше — тем меньше вероятность этого события. Общепринятым показателем «открытия» считается интервал в 5σ, что задаёт вероятность 99.99994%.
                                      • +2
                                        Статистика дело хорошее, но никаких чудес не обещающее.
                                        Какие цифры намерили, такие результаты и получим.
                                        Если мерили изначально криво, то статистика не спасёт.
                                        Что и получилось — у соседних попыток интервалы не пересекаются.

                                        Если мы взвешиваем арбуз на одних весах и получаем 8.6 кг, а на других 7.5, то безо всякой статистики понятно что погрешность весов больше обещанных ста грамм. Умные слова про сигмы и интервалы позволяют этот прискорбный факт прикрыть, грант типа отработать, публикацию протолкнуть и радоваться. Но называть это всё загадкой несколько странно, никаких загадок на картинке не видно, очевидно что метод даёт систематическую ошибку сильно больше доверительного интервала и точное время неизвестно.
                                        • –1
                                          Трюк в том, что в физике ваши «сто грамм» погрешности принято обосновывать. А потом могут прийти другие, молодые и дерзкие, и ваши обоснования помножить на x.
                                          Но в данном случае пока ничего похожего не происходит.
                                          • +1
                                            Ещё раз внимательно посмотрите на последнюю картинку. Две крайние синие чёрточки, правый нижний угол.
                                            Ничто не вызывает сомнений в успешности обоснования погрешностей? Или если данные противоречат теории то тем хуже для данных?
                                            • +2
                                              Нет особых — вам же выше написали что означают эти погрешности.
                                              Усики по-бокам от точки отмеряют отклонение от измеренного значения в ±1σ.
                                              А ±1σ означает что оценка уровня погрешности позволяет утверждать, что истинное значение лежит в этом интервале с вероятностью примерно 68%. А 32% соответственно что НЕ лежит (находится дальше чем отметки).
                                              Если нам нужна вероятность 95 из 100 — длина «усиков» будет уже в 2 раза больше.

                                          • 0
                                            Про «усики» уже ответили, повторяться не буду.
                                            Что касается «неправильных весов», то, разумеется, может так случиться, что где-то ошибка в методике измерения или проведения эксперимента, как в той же истории со сверхсветовыми нейтрино. Но статья как раз об этом и рассказывает, что ошибку измерений предположили в первую очередь и давно ищут, в чём она может заключаться. Только вот найти пока не получается. И может так оказаться, что эксперименты-то верные, то есть искать можно до бесконечности. Поэтому параллельно прорабатывают гипотезу, что ошибка в теоретической части (недетектируемый распад, не предусмотренный Стандартной Моделью). И на основе этого можно будет заложить новые эксперименты, которые проверят эту гипотезу.
                                          • 0
                                            Ну а тут по картинке мы видим что средние результаты из экспериментов с «бутылками» лежат где-то в 2-2.5σ от того что наизмеряли в экспериментах с лучами.

                                            Т.е. для начала вообще нельзя утверждать что какое-то расхождение вообще имеется. Ну точнее оно имеет, но не имеет статистической значимости, а следовательно пока и никакой «проблемы» (или «загадки») нет.
                                            Таких «аномали» со стат. значимостью в 2-3σ в истории уже было целая куча, но практически все они потом тихом мирно «рассосались» сами по себе по мере проведения все более точных измерений и накопления статистики.
                                            • 0
                                              Пример анномалии, которая внезапно пропала:
                                              Локальная статистическая значимость отклонения составляет 3,6σ для ATLAS и 2,6σ для CMS.

                                              Что там с локальной и глобальной (как эти велечины соотносятся) — я не помню.
                                              • 0
                                                Хотели упомянуть тот факт что вселения расширяется с ускорением больше не факт после того как его понизили до 3σ? :)
                                                В данном случае у научного сообщества есть консенсус что данный двух СОВЕРШЕННО различных методов расходятся! И чем дальше и точнее проводя измеренеия — тем понятнее становится что они не сойдутся
                                                ссылка на ученного который работает в этой теме

                                                • 0
                                                  Нет, про новые оценки расширения вселенной не читал.

                                                  Я про эксперименты из физики элементарных частиц, к которой и обсуждаемая «новость» тоже относится. В этих экспериментах уже сколько раз было что вырисовывались какие-то новые (еще неизвестные) частицы или необычные взаимодействия со стат. значимостью и в 2σ и 3σ и даже несколько раз выше 3σ было.

                                                  Физики-теоретики работающие в ФЭЧ тут же дико возбуждались от таких результатов и начинали на потоке извергать теоретические работы с «объяснениями» что это такое может быть и далеко идущими выводами (зачастую больше похожими на гадания на кофейной гуще). А потом пришел лесник и всех разогнал через какое-то время приходили физики-экспериментаторы со свежими результатами (с новых более совершенных приборов или со старых, но набравших в несколько раз больше статистики) и буднично объявляли, что все «оно рассосалось» — вместо повышения статистической значимости (как было бы в случае реальной новой еще неизвестной частицы/нового не учтенного эффекта при увеличении точности измерений), она наоборот понизилась.
                                                  А потом еще через какое-то время после получения еще лучших экспериментальных данных и вовсе низведена до уровня фонового случайного шума.

                                                  Так и тут — НЕТ никакого консенсуса. Т.к. с точки зрения науки это расхождение пока не особо значимо, о чем и автор статьи по ссылке пишет:
                                                  Различие тут пока не столь драматическое, всего 3,8 сигмы, но — как показала вся эта история — отбрасывать его ни в коем случае не следует.


                                                  В статье более интересно как авторы одной (единственной!) работы по сути «перетащили» на свою точку зрения авторов всех остальных аналогичных экспериментов, что сильно сдвинуло оценку по «ловушечному» методу вниз.
                                                  И из-за чего собственно и появилось это расхождения с экспериментами на пучках нейтронов.
                                                  • 0
                                                    Нет, про новые оценки расширения вселенной не читал.
                                                    А зря :) Они были понижины до 3σ и всеже считаются очень и очень надежными
                                                    Из этого можно сделать вывод — что либо мы внутри дичайшего войда. Либо вселенная не расширяется с ускорением

                                                    3σ это очень и очень много… Вопрос в том что на фоне громадного числа собый в физике микромира фильтрация может быть случайной… Да факт — события могут совпадать.
                                                    Очень сложно «щупать» модели напрямую — когда интересующие события — есть просто фильтрация едица в море миллиардов событий… Но это все БАК…
                                                    Время жизни нейтрона тут совершенно ни при чем.
                                                    То что проиходит с нейтроном в бутылках практически прямые измерения.
                                                    Другой метод — быстрые нейтроны вылетающие из реактора и их распад — согласно модели оценки по другой схеме дают другое среднее.
                                                    И чем больше измереяем тем точнее результаты по каждому из средних.
                                                    Вероятность ошибки стремительно падает.
                                                    Соотв. либо модель не учитывает что-то очень важно либо модель вообще не работает


                                                    • +1
                                                      Можно ссылку на какую-нибудь конкретную работу? А то поискал, нашел пару статей — в них говорится только о выявившихся в последние несколько лет расхождениях в оценках уровня ускорения расширения вселенной (что характеризуется постоянной Хаббла) проведенных по разным методам. В частности по микроволновому реликтовому излучению и по прямым наблюдениям скорости разбегания относительно «близких» к нам галактик в зависимости от расстояния до них.

                                                      Там как раз расхождение порядка 3σ. Что как бы не очень хорошо и намекает что ВОЗМОЖНО в одной из методик есть ошибки или же возможно имеется какой-то новый еще не учтенный эффект по разному сказывающийся в разных условиях. Но вполне возможно, что никакой проблемы и нет вовсе — а все это расхождение просто еще одна случайная флуктуация, которая по мере увеличения точности «рассосется» сама собой, как уже происходило десятки (если уже не сотни) раз в прошлом в истории науки.

                                                      А вот факт ускоренного расширения вселенной под вопрос не ставится. Т.к. несмотря на расхождения между разными подходами везде значения постоянной Хаббла всегда получаются строго положительными. А отсутствие ускорения расширения(расширение, но с замедлением) — означает H < 0.

                                                      У утверждения «наша вселенная расширяется с ускорением» (если не задаваться вопросом насколько велико это ускорение конкретно в числах, а только качественный результат: есть ускорение или же его нет и расширение постепенно замедляется) статистическая значимость будет намного выше 10σ.

                                                      10σ это уже экстремально надежный результат и возможность ошибки тут можно считать полностью исключена. И как раз поэтому сам факт ускоренного расширения считается очень надежно установленным (доказанным). Копья ломаются вокруг вопроса «сколько вешать в граммах» а каково точное численное значение уровня этого ускорения? Ну и о том, как оно менялось на очень больших промежутках времени сравнимых с возрастом самой вселенной.

                                                      А вот 3σ — это не факт, что какой-то эффект тут вообще есть. Или что разные методы на самом деле дают разные, отличающиеся между собой результаты.
                                                      Это может быть просто случайность/погрешность измерений и не более того. Что при столкновении частиц на БАК, что при наблюдении распадов нейтронов в пучке или ловушке 3σ не позволяет делать какие-то далеко идущие выводы, а только дает дополнительный повод «планомерно копать дальше».
                                                      • 0
                                                        А вдеь все не так сложно :)
                                                        русская ссылка

                                                        английская
                                                        Используя значительно расширенный набор данных — каталог из 740 сверхновых типа Ia, более чем в 10 раз превышающий по размерам оригинальную выборку — ученые выяснили, что сведения о расширении могут быть менее точными, чем считалось раньше. Данные соответствуют постоянному темпу расширения.

                                                        Перевод не самый удачный — в оригинале — «могут указывать на постоянный темп расширения»

                                                        We analysed the latest catalogue of 740 Type Ia supernovae – over ten times bigger than the original samples on which the discovery claim was based – and found that the evidence for accelerated expansion is, at most, what physicists call «3 sigma».

                                                        • 0
                                                          Похоже тут без очередного изнасилования журналистов учеными не обошлось. Вот более поздняя и подробная подборка ситуации: hi-news.ru/science/utochnenie-skorosti-rasshireniya-vselennoj-mozhet-privesti-k-novoj-fizike.html

                                                          Практически все работы по ВСЕМ доступным методам — по цефеидам(переменным звездам), по сверхновым Ia, по микроволновому реликтовому фону, по гравитационному линзированию далеких квазаров дают несколько расходящиеся между собой оценки, но все надежно подтверждают сам факт ускоренного расширения.
                                                          А все расхождения нескольких десятков работ выполненных по 4 различным методикам сходятся к уточнению постоянной Хаббла — текущие оценки плавают в зависимости от конкретной работы и использованного метода где-то в диапазоне 65-74 км/с на Мегапарсек с погрешностями порядка ± 1-2 км/с. Но нигде и близко (хотя бы на 10 сигма) не подходят к нулевому результату.

                                                          Касательно этой отдельной работы — она не противоречит остальным, а то что в этой конкретной работе значимость гипотезы об ускоренном расширении всего 3 сигма — это говорит о либо о низкой точности самой работы (в первую очередь использованного метода анализа данных) или же о завышенной оценке погрешности авторами. Она никак не отменяет предыдущие и последующие более точные результаты, т.к. в пределах своих же собственных погрешностей с ними вполне хорошо согласуется.

                                                          Точнее в пределах 3-4сигма она согласуется вообще с чем угодно (в т.ч. с расширением с постоянной скоростью и даже с отсутствием расширения вообще — с моделью «стационарной вселенной»). Но при этом лучше всего ее результат совпадает так же с моделью ускоренного расширения как и все остальные работы. Вот график из оригинальной работы: www.nature.com/articles/srep35596/figures/2.
                                                          В пределах ± 1 сигма она попадает как раз в общепринятые (на основе массы других работы) параметры космологической модели со «стандартной» темной энергией и темной материей (доля темной энергии ΩΛ ~0.7).
                                                    • 0
                                                      2-3 «сигмы» — это действительно немного, особенно — если это локальная стат. значимость. Но теоретики напишут статьи даже о таком отклонении, в попытках предсказать изменение в физической теории, принятой в этом десятилетии.
                                                      По поводу точности расширения. Есть модели того, как давно Вселенная начала ускоряться, то есть сила давление «темной энергии» превысила силу гравитации огромной массы (преимущественно — ТМ). Если можно подтвердить «скорость расширения» на отметках прошлого 4, 2 и 1 млрд. лет назад — пускай считают погрешности по всему небосводу для таких расстояний.
                                                      • +1
                                                        Естественно — так и считают — по всему небосводу.
                                                        Только сверхновых Ia увы как мало…
                                                        В том то и смысл — что если мы внутри большого войда — куда не смотри — будет казаться что расширяется с ускорением ( с некоторого момента времени /растояния)
                                                        Данные потихоньку накапилваются.
                                                        Но каких то прорвывов по количеству — ждать не стоит.
                                                        Может запустят European Extremely Large Telescope — и 15 лет накопления данных дадут результаты…
                                                        • 0
                                                          А как тут большой войд может сказаться?

                                                          Данные-то проверены на самых разных расстояниях — от десятков-сотен млн. световых лет (цефеиды и немножко сверхновых), несколько миллиардов св. лет (сверхновые), 3-8 млрд. св. лет (квазары), и почти вся видимая вселенная (~13 млрд. световых лет, данные из реликтового излучения). Все между собой более-менее согласуются.

                                                          Настолько больших войдов, чтобы полностью исказить наблюдаемую картину не бывает, на самом крупном масштабе расстояний вселенная весьма однородна, это уже тоже изучалось и оценивалось. Ну по крайней мере вся видимая вселенная достаточно однородна на крупном масштабе. Об остальной ее части (и есть ли она вообще в принципе) можно только гадать, все-равно никаких данных в пользу какой-либо теории/модели нет и не будет.
                                            • 0
                                              Гейтерсберге

                                              Гейтесбург Gaithersburg

                                              • 0
                                                После прочтения первого абзаца прям вот напрашивается вывод о том, что дело во взаимодействии нейтронов между собой. Было бы интересно попробовать засовывать в бутылку по одному нейтрону, ну и посмотреть к чему это приведет.
                                                Правда, понадобится много бутылок. Или времени :-)

                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                Самое читаемое