Майорано – модель для исследования Вселенной

Открытие мирового масштаба в области физики элементарных частиц совершили два ученых Казанского федерального университета.

Это приглашенный профессор кафедры квантовой электроники и магнитной радиоспектроскопии КФУ, сотрудник Open Lab «Магнитная сверхтекучесть и нелинейный магнитный резонанс» Юрий Буньков и выпускник Института физики КФУ, постдок той же лаборатории Расул Газизулин.

Предсказанную в 30-е годы молодым итальянским физиком-теоретиком Этторе Майорана частицу искали во Вселенной ученые всего мира, но пока не нашли, зато ее обнаружили наши ученые в сверхтекучем Не3.

Научный прорыв состоялся в Институте Нееля (Гренобль, Франция), где работает Юрий Михайлович и проходит стажировку Расул. Только там, в единственном месте на всем Земном шаре, есть установка, которая позволяет достигать температур до 0, 001 Кельвина (-273, 149 градусов Цельсия).

«На установке в Гренобле мы охладили Не3 до такого состояния, когда его теплоемкость перестала падать экспоненциально и вышла на другую зависимость, которая соответствует элементарным частицам майорано,- говорит Юрий Буньков, - То есть исследования показали, что при сверхнизких температурах теплоемкость определяется не Не3, а возбуждениями в Не3 под названием майорано. Это большая победа в общей физике!».

Предварительные результаты исследований были опубликованы учеными в журнале «Journal of Low Temperature Physics» в 2014 году. Специальные измерения, для того, чтобы обнаружить частицу, Ю.Буньков и Р.Газизуллин начали год назад, тогда же написали статью, которая сейчас проходит рецензирование в журнале «Nature». Но об их открытии уже узнало мировое научное сообщество: физики обнародовали данные научных изысканий в августе этого года на конференции «Quantum Fluids and Liquids», проходившей в городе Ниагара-Фолс (США).

В 2015 году первооткрыватели сделали новую серию экспериментов с другими параметрами, которые подтвердили данные предыдущих исследований. Предполагается, что во Вселенной эта частица, названная майорано, может быть частью темной материи. Она также может существовать в процессах радиационного двойного бета- распада частиц.

«Сверхтекучий Не3 является хорошей моделью для исследования Вселенной и космоса. Многие эффекты, существующие во Вселенной, можно смоделировать в Не3, – рассказывает Юрий Михайлович. - Дело в том, что сверхтекучий Не3 и Вселенная описываются очень похожими уравнениями квантовой теории поля. Речь идет, конечно, не о механическом копировании, а о моделировании поведения квантового вакуума в соответствии с квантовой теорией поля. В Не3 мы уже сделали, например, аналогию Большого взрыва во Вселенной и посмотрели, как она развивалась. Результаты этих наших экспериментов были опубликованы в «Nature» в 1996 году. А это уже экспериментальная космология. Проведение таких экспериментов ранее даже сложно было предположить. Существует и много других эффектов, присущих физике элементарных частиц и космологии, которые можно изучать экспериментально в сверхтекучем Не3. Выдающийся физик-теоретик Григорий Воловик написал книгу «Вселенная в капле Гелия», в которой предсказал много таких эффектов»

Юрий Буньков – не просто физик-экспериментатор, а ученый с мировым именем, его Индекс Хирша равен 24 (один из самых высоких в мире у физиков, занимающихся исследованиями в области сверхнизких температур). Сделанное недавно открытие – не первое в его биографии. В 1993 году Ю.Бунькову совместно с В.-А. Боровиком-Романовым, В. Дмитриевым, Ю. Мухарским, И. Фоминым. была присуждена Государственная премия России «за цикл работ по обнаружению и исследованию магнитной сверхтекучести». В 2001 году он совместно с В. Дмитриевым и И.Фоминым получил Премию Фрица Лондона «за открытие и объяснение фазово-когерентной спиновой прецессии и спиновой сверхтекучести в 3He-В». Интересно, какой премией будет отмечено открытие частицы майорано?