Эксперимент DANSS закрыл дверь в «дополнительные измерения»

Российские физики поставили одну из самых чувствительных экспериментов в мире по поиску скрытых измерений Вселенной — и существенно сузили пространство для гипотез. Большая коллаборация ученых из ФИАН, ОИЯИ, Курчатовского института, МФТИ и ИЯИ РАН проанализировала 5,8 миллиона событий взаимодействия антинейтрино, зарегистрированных уникальным детектором DANSS на Калининской АЭС. Прямых признаков существования «порталов» в иные миры найдено не было, зато получены самые строгие на сегодняшний день ограничения на параметры моделей с большими дополнительными измерениями. Результаты опубликованы в JETP Letters.

Современная физика элементарных частиц опирается на Стандартную модель — теорию, проверенную тысячами экспериментов. Но она неполна: в ней нет гравитации и не объясняется «проблема иерархии» — огромный разрыв между силой гравитации и другими взаимодействиями. Одно из смелых решений — гипотеза больших дополнительных измерений (Large Extra Dimensions, LED). В ней наша Вселенная представляется трёхмерной «мембраной», погруженной в многомерное пространство. В такой картине гравитация выглядит слабой, потому что «растекается» по всем измерениям, а нейтрино могут ускользать в эти скрытые миры, что должно проявляться как их аномальное исчезновение.
Именно этот эффект и проверял DANSS — Детектор антиНейтрино на основе твердотельного сцинтиллятора. Компактный куб объёмом один кубический метр, собранный из 2500 сцинтилляционных элементов, установлен прямо под активной зоной реактора ВВЭР-1000. Такой «фронт-роу» гарантирует гигантский поток антинейтрино — до 5000 событий в день. Детектор можно перемещать на платформе, меняя расстояние до реактора от 10,9 до 12,9 м. Сравнивая спектры, полученные на разных позициях, учёные почти полностью устраняют систематические ошибки и получают прецизионный инструмент для проверки гипотезы LED.
Результат оказался отрицательным: никаких признаков исчезновения нейтрино в иные измерения обнаружено не было. Но именно это и сделало работу особенно важной. DANSS поставил жёсткие границы для параметров моделей с дополнительными измерениями и исключил с достоверностью более 99% те значения, которые раньше считались лучшими кандидатами для объяснения «реакторной» и «галлиевой» аномалий.

Как отметила Наталия Скробова, сотрудник кафедры фундаментальных взаимодействий и физики элементарных частиц МФТИ: «Наш эксперимент — это как прослушивание очень слабого сигнала на фоне сильного шума. Мы использовали уникальное расположение и конструкцию детектора DANSS, чтобы максимально этот шум подавить. Хотя мы и не обнаружили прямого сигнала от «убегающих» в иные измерения нейтрино, мы смогли с беспрецедентной точностью сказать, где именно их точно нет. Мы значительно сузили «карту поисков» для новой физики, закрыв большую часть параметров, которыми ранее пытались объяснить аномалии. В науке такой результат чрезвычайно важен, поскольку он отсекает неверные пути и позволяет сконцентрировать усилия на более перспективных теориях».

Полученные ограничения — одни из самых сильных в мире. Они показывают, что разгадка аномалий кроется, скорее всего, не в «порталах» в иные измерения, а в тонкостях реакторной физики или в других, ещё не исследованных процессах.
Эксперимент DANSS стал примером того, как точнейшие измерения на грани технологий позволяют проверять самые смелые идеи. Поиски новой физики продолжаются, но теперь карта этих поисков стала заметно яснее.

Источник: В поисках портала в иные миры: эксперимент DANSS сужает пространство для гипотез — За науку