Американские физики, работающие на коллайдере Теватрон, не нашли признаков существования гипотетических частиц гравитонов и дополнительных пространственных измерений – по крайней мере на масштабах 10^-30 метров, сообщает Национальная ускорительная лаборатория имени Ферми.

Физики уже долгое время задаются вопросом о причинах слабости гравитации по сравнению с другими взаимодействиями. Так, сильное взаимодействие, возникающее между протонами и нейтронами в ядрах атома, в 10³⁸ раз сильнее гравитации. В 1999 году физики-теоретики Лиза Рэндолл (Lisa Randall) и Раман Сундрум (Raman Sundrum) предложили гипотезу, которая разрешала эту загадку.

Модель Рэндолл-Сундрума гласила, что кроме «обычных» четырех измерений в нашем пространстве-времени присутствуют еще одно измерение, и знакомая нам Вселенная – всего лишь поверхность в пятимерном пространстве. Однако гравитация, в отличие от всех прочих взаимодействий, может проникать во все пять измерений, и именно эта его особенность, согласно RS-модели, ослабляет ее – тяготение «утекает» в лишнее измерение.

Один из вариантов модели предполагает, что дополнительное измерение начинает проявлять себя на очень малых расстояниях, где начинает нарушаться закон всемирного тяготения – квадратичная зависимость меняется на кубическую.

Взаимодействие гравитации и дополнительного измерения может проявляться как новая тяжелая частица, которую физики назвали RS-гравитон. Эта частица участвует в переносе гравитационного взаимодействия, так же как фотоны – в переносе электромагнитного.

В экспериментах на коллайдере Теватрон участники коллаборации CDF рассчитывали обнаружить признаки существования RS-гравитонов, которые должны были проявлять себя как нестабильные тяжелые частицы, быстро распадающиеся на пары частиц и античастиц.

Физики искали следы дополнительных измерений и появления гравитонов, анализируя результаты столкновений мюонов и электронов. Это достаточно «чистый» процесс, в котором ученые могут легко отделить фоновые события от полезного сигнала, и все отклонения от предсказаний главной физической теории – Стандартной модели – ясно видны.

Однако никаких отклонений ученым обнаружить не удалось – все данные соответствовали теории.

Эти результаты, вместе с полученными ранее данными, исключают возможность существования RS-гравитонов с массой менее 1,1 тераэлектронвольт на скорость света в квадрате (ТэВ/c² – физики измеряют массы частиц в единицах энергии – электронвольтах – основываясь на формуле Эйнштейна, E=mc², при этом 1 тераэлектронвольт примерно в 1000 раз больше массы протона).

Кроме того, полученные учеными данные свидетельствуют, что если дополнительные измерения и существуют, то они никак не проявляют себя на расстояниях больше 10^-30 метра.