Нейтроны взаимодействуют с движущимися наночастицами

Это не открытие, а настоящая бомба: оно не только поможет проследить за движениями вирусов в динамике, но и способно объяснить некоторые неувязки между физической теорией и экспериментами.

Работа с ультрахолодными нейтронами (УХН) — частицами, двигающимися настолько медленно, что человек на бегу может развить бóльшую скорость, — стартовала в 1969 году. Для исследования их свойств физики традиционно загоняли такие нейтроны в ловушки, где их проще контролировать.

Однако со временем неожиданно стало выясняться, что период удержания УХН в ловушках в среднем всегда меньше расчётного, что негативно влияло на качество наблюдений.

f1_0.jpg Рис. 1. Устройство PF2, предназначенное для работы с ультрахолодными нейтронами (здесь и ниже иллюстрации ILL / Artechnique).

В 1999 году Валерий Викторович Несвижевский из Института Лауэ — Ланжевена в Гренобле (Франция) вместе с коллегами обнаружил, что

примерно один раз на 10 000 000 столкновений УХН получает тепловой «пинок» неясной природы.

После перебора множества объяснений учёные пришли к выводу, что

самым вероятным кандидатом на источник этой энергии, позволяющей нейтронам перестать быть ультрахолодными и резко повысить скорость, являются наночастицы, или нанокапли, известные тем, что они часто встречаются в слое, который следует сразу за поверхностью большинства материалов (включая тот, из которого были сделаны внутренности нейтронной ловушки).

Чтобы убедиться в этом, они провели эксперимент, используя для нейронной ловушки поверхности с заранее выбранными параметрами наночастиц.

Выяснилось, что прибавка к энергии одиночного УХН возникала тогда, когда он, подобно бильярдному шару, сталкивался с движущейся по внутренней поверхности ловушки наночастицей.

Итак, наночастицы оказались нестационарными и способными передавать энергию нейтронам. Но за счёт чего?

И тут начинается самое интересное. Авторы экспериментов полагают, что источником энергии для движения УХН являются ван-дер-ваальсовы и — внимание! — казимировы силы.

В итоге набравшие энергию частицы либо преодолевают гравитацию и вылетают через накрытый верх нейтронной ловушки, либо прямо проходят через её стенки.

Из феномена столкновений наночастиц и нейтронов и их необычного энергообмена вытекают очень важные следствия.

  • Во-первых, шестидесятилетнее расхождение между экспериментами по измерению времени жизни нейтрона и расчётным значением его жизни наконец-то обретает ясность.

Хотя в теории и на практике нейтрон (вне ядра) живёт около четверти часа, между предсказанным и реальным значениями есть примерно десятисекундная разница, которую не удавалось списать на неточности, поскольку даже расчётное значение заметно меньше этого времени.

  • Есть и более глобальные последствия: точное время жизни нейтрона влияет на наши умозаключения о происхождении материи в ранней Вселенной, о количестве семейств элементарных частиц, существующих в природе, и даже о модели звездообразования.

    Среди более приземленных вещей стоит упомянуть вот что: у нас в руках может оказаться новое средство для изучения движения наночастиц и их взаимодействия с поверхностями материалов, особенно в том, что касается ван-дер-ваальсовых и казимировых взаимодействий.

    Техники, способной получить сходные результаты, пока, увы, просто не существует. А она в состоянии не только помочь в развитии химических технологий, производстве полупроводников, каталитических конвертеров, микросхем и тому подобного, но и, к примеру, продвинуть изучение движение вируса по мембране клетки!

«Это абсолютно новое орудие научного познания найдено нами случайно, — говорит Валерий Несвижевский. — Никто ведь и не думал, что УХН могут иметь практические приложения. Использование этих открытий в фундаментальной физике, без сомнения, скоро станет горячей темой, и я ожидаю, что не без дебатов, которые затронут вклад тепловых «пинков» [от наночастиц] в неопределённости, касающиеся времени жизни нейтрона».

f2.jpg Рис. 2. Схема установки по удержанию УХН.

Само обнаружение взаимодействия сверхмедленной частицы такого размера со столь крупными объектами — вплоть до вирусов! — сверхудивительно, благо обычно как реальные сценарии рассматривались только обратные взаимодействия. Но последствия этого открытия для физики в целом могут быть ещё интереснее.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Crystallography Reports, а его препринт можно полистать здесь.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (34 votes)
Источник(и):

1. Институт Лауэ — Ланжевена

2. compulenta.ru



OSV аватар

Как уже писал (см., например, «Непричёсанная физика и частица Бога» на rusnor.org), в качестве открытий преподносятся маленькие исправления ошибок, накопившихся в современной физике немерено. Так что, с одной стороны, хорошо, что их исправляют, с другой стороны, плохо, что заняты не поисками истины, а маленькими хитростями – помалкивают об ошибках, пока не подвернётся случай заявить об «открытии». Хотя это лучше, чем «изобретать» несуществующий графен, а затем разгонять волну (см. «Графеновый вирус» там же).
Обоснование под заявленное здесь открытие довольно путанное, но видно, что деньги в блеф-установки вбуханы немалые и за них надо отчитываться. Так что убого-примитивный путь «развития» науки определяется урванными деньгами, а те, кто ИСТИНУ не продаёт, как Гриша Перельман – на помойке.

pikoko аватар

ээээ, во франции та кне шутят, там репутация важнее так что все тут нормально и по теме. рекламируйся в яндекс директе.

kur аватар

Насчёт саморекламы – поддерживаю pikoko :)