Физики ищут доказательства существования параллельных миров при помощи нейтронов

Физики из Франции и Бельгии обнародовали первые результаты эксперимента по поиску частиц, прилетающих на Землю «из параллельной вселенной». К сожалению, а может быть и к счастью, созданный для этих целей детектор не обнаружил ничего необычного. Но исследователи не унывают, потому что их работа предлагает простой и недорогой способ проверить некоторые теории за пределами Стандартной модели физики элементарных частиц.

Ряд квантовых теорий предсказывает существование других измерений за пределами известного нам четырёхмерного пространства-времени. В таком случае возникает идея Мультивселенной, в которой отдельные четырёхмерные вселенные собраны в стопки, подобно листам бумаги (если рассматривать вертикаль этой стопки, как ещё одно измерение).

До сих пор учёным не удалось получить никаких эмпирических доказательств существования параллельных миров (хотя попытки предпринимались). В 2010 году физик Михаэль Саррацин (Michaël Sarrazin) из бельгийского Университета Намюра предложил модель, согласно которой по законам квантовой механики частицы из одной вселенной могут переноситься в соседние миры. По его теории электромагнитные силы являются препятствием для подобных перемещений, поэтому лучше всего на роль гостей из параллельных вселенных подходят лишённые заряда нейтроны.

Команда под руководством Саррацина объединилась с французскими физиками из Университета Гренобля для создания экспериментального детектора, чувствительного к атомам лёгкого изотопа гелия-3. Собранная установка размещается всего в нескольких метрах от ядерного реактора Института Лауэ-Ланжевена.

Идея состояла в том, что нейтроны, испускаемые реактором, пребывают в состоянии квантовой суперпозиции, одновременно присутствуя в нашем и параллельном мире (а также оставляя след в других более далёких). При столкновении с ядрами тяжёлой воды в замедлителе, который окружает активную зону реактора, волновая функция нейтронов переключается с суперпозиции на одно из двух состояний.

В результате большая их часть остаётся в нашем мире, но некоторые переходят в параллельную вселенную. Учёные считают, что «сбежавшие» частицы не будут взаимодействовать с водой и бетонной защитной оболочкой реактора, или будут, но очень слабо. При этом малая часть волновых функций этих нейтронов задержится в нашей вселенной, поэтому отдельные частицы могут снова вернуться в наш мир и дадут о себе знать, попав в детектор за пределами бетонной изоляции реактора.

Проблема в том, что поимка таких вернувшихся нейтронов — дело непростое, слишком уж велик «фоновый шум». Чтобы свести к минимуму фоновый поток нейтронов, вызванный утечкой нейтронов из разных инструментов внутри реакторного зала, исследователи защитили детектор двухслойным экраном. Наружный двадцатисантиметровый слой полиэтилена преобразовывает быстрые нейтроны в тепловые, которые затем «застревают» во внутренней стенке, изготовленной из бора. Такая двуслойная «упаковка» позволила уменьшить «фоновый шум» примерно в миллион раз.

В июле 2015 года Саррацин и его коллеги включили детектор на пять дней и за это время записали небольшое количество событий, но все они подходили под определение остаточного фона и не могут рассматриваться в качестве доказательства существования параллельных миров.
Впрочем, учёные не теряют надежду и планируют провести новые тесты, запустив детектор на целый год.

Подробные результаты первого этапа исследований опубликованы в издании Physics Letters B.