Попытка выявить дальнодействующее спин-спиновое взаимодействие не дала результатов, но позволила определить, какова может быть его максимальная сила.
Отсутствие результата - тоже результат
Строение Земли

Национальный научный фонд США спонсировал исследование новой методики изучения внутренних слоёв нашей планеты, которое проводили физики Колледжа Амхёрста в Массачусетсе и Университета штата Техас в Остине. Предложенный метод оценивается как перспективный, однако он полагается фактически на ещё не открытое физическое явление.

На сегодняшний день мировой науке известны четыре фундаментальных взаимодействия — гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Разработчики вышеупомянутого метода — как и некоторые их коллеги — предполагают существование ещё одного типа: дальнодействующего спин-спинового взаимодействия, при котором электроны (в первую очередь), протоны и нейтроны в атомах, разделённых очень большими расстояниями, «чувствуют» присутствие других субатомных частиц.

Если существование этого взаимодействия будет доказано, появится возможность детализированного исследования геофизики и геохимии земной мантии, о которой до сих пор известно очень мало.

Считается, что мантия состоит главным образом из железосодержащих соединений, и что под воздействием магнитного поля Земли спины значительной части электронов начинают выстраиваться в одних и тех же направлениях; эти электроны именуются «геоэлектронами». Физики из Колледжа Амхёрста и Университета штата Техас в Остине стремятся выяснить, можно ли благодаря дальнодействующему спин-спиновому взаимодействию выявить присутствие удалённых геоэлектронов.

Для начала была создана компьютерная модель внутренних слоёв Земли, с помощью которой составили карту ожидаемых плотности геоэлектронов и направлений их спинов. Эта модель базировалась в основном на результатах экспериментов, проводившихся в Университете штата Техас, в лаборатории доцента Цзюн-Фу Линя. В ходе этих опытов измеряли спины электронов в минералах, находящихся под высокими температурами и давлением в глубине Земли. На основании этих данных учёные смогли получить представление, какие силы и направленность взаимодействий они могут выявить в лабораторных условиях.

В ходе экспериментов использовался специализированный аппарат для поиска взаимодействия между геоэлектронами в земной мантии и субатомными частицами на поверхности Земли. Исследователи пытались выяснить, могут ли спины электронов, нейтронов и протонов в разных лабораториях иметь разную энергию, в зависимости от направления относительно Земли.

«Мы знаем, например, что магнит будет иметь более низкую энергию, если он направлен параллельно геомагнитному полю, и выстроится вдоль его линии — так работает компас, — говорит профессор Ларри Хантер из Колледжа Амхёрста. — В своих экспериментах мы исключили магнитное взаимодействие и исследовали возможность появления каких-либо других взаимодействий с нашими экспериментальными спинами. Мы считаем, что таким «другим» взаимодействием может быть дальнодействующее взаимодействие между спинами в нашем аппарате и спинами электронов в глубинах Земли, которые могли быть выравнены геомагнитным полем…»

Использованное оборудование, однако, так и не позволило выявить такое взаимодействие. Но учёные хотя бы смогли установить, что если оно и существует, то оно исключительно слабо: самое большее — в миллион раз слабее гравитационного взаимодействия между частицами.

По материалам Science Blog