фото: фрипик
Международная группа физиков осуществила исследование, в рамках которого нейтронные звёзды были использованы в качестве естественных астрономических лабораторий для верификации гипотезы о существовании пятой фундаментальной силы природы. Результаты этого эксперимента, опубликованные в журнале Physical Review Letters, свидетельствуют о том, что если такая сила действительно существует, её влияние на материю является крайне незначительным и существенно слабее, чем предполагалось в предшествующих теоретических моделях.
Учёные исследовали гипотетические скалярные бозоны, которые могли бы выступать в роли переносчиков пятой фундаментальной силы, не включённой в Стандартную модель физики элементарных частиц. Эти бозоны могли бы взаимодействовать с нуклонами в ядрах нейтронных звёзд, что, теоретически, могло бы привести к ускорению процесса охлаждения звёзд вследствие переноса энергии. Проведение аналогичных экспериментов на Земле представляет собой значительную методологическую и техническую сложность из-за высокой чувствительности требуемого оборудования и наличия значительных источников фоновых шумов.
Для проведения исследования была разработана комплексная компьютерная модель, описывающая эволюцию нейтронных звёзд от гравитационного коллапса до их превращения в холодные астрономические объекты. Расчётные температурные профили, полученные с помощью данной модели, были сопоставлены с наблюдаемыми данными астрономов. Если бы скалярные частицы действительно активно взаимодействовали со звёздным веществом, поверхность нейтронных звёзд к настоящему времени имела бы значительно более низкую температуру. Однако, на практике такого эффекта не обнаружено.
Сравнительный анализ теоретических моделей и наблюдательных данных позволил учёным сузить диапазон возможных параметров для гипотетической пятой фундаментальной силы. Было установлено, что возможное взаимодействие скалярных частиц с нуклонами как минимум в десять раз слабее, чем предполагалось в рамках ранее разработанных теорий. Это позволяет исключить ряд теоретических моделей, в которых скалярные бозоны играют ключевую роль в динамике эволюции звёзд.
Хотя прямые экспериментальные доказательства существования пятой фундаментальной силы не были получены, данное исследование продемонстрировало высокую ценность нейтронных звёзд как уникальных инструментов для изучения фундаментальных физических процессов в условиях, недоступных для лабораторного моделирования. Это открывает новые перспективы для дальнейших исследований в области астрофизики и теоретической физики.
