Углубление лунной породы может дать нам возможность увидеть, могут ли протоны распадаться на что-то другое – открытие, которое может помочь нам объединить противоречивые физические теории.
Группа физиков утверждает, что бурение дыры глубиной 5 километров на Луне может наконец предоставить доказательства того, что протоны могут распадаться. Если это ранее невиданное поведение будет обнаружено, это поможет усилиям по объединению несовместимых физических теорий.
Стандартная модель физики элементарных частиц, которая является нашей лучшей рабочей картиной взаимодействия сил и частиц, составляющих нашу Вселенную, утверждает, что протоны стабильны и живут вечно. Однако у этой модели есть недостатки, в первую очередь неспособность объединить квантовую механику с теорией относительности Альберта Эйнштейна, которая описывает гравитацию. Напротив, некоторые предлагаемые единые теории предполагают, что протоны могут распадаться на другие частицы, хотя и редко.
Это означает, что, если бы мы нашли доказательства распада протона, эти более полные модели могли бы быть правильными, но эксперименты на Земле не смогли увидеть этого.
Теперь Патрик Стенгель из Национального института ядерной физики в Ферраре, Италия, и его коллеги предлагают копнуть глубоко на Луне, чтобы найти признаки распада древних протонов на каоны, которые состоят из двух элементарных частиц, называемых кварками.
Они говорят, что плотная лунная порода может сохранить свидетельства такого распада в химических изменениях в ее минеральной структуре. Нахождение глубоко внутри и, следовательно, хорошая защита также означало бы, что такие свидетельства не будут путать с похожими реакциями, вызванными такими вещами, как нейтрино высоких энергий. На Земле многие из них производятся космическими лучами, врезающимися в атмосферу, поэтому на Луне, лишенной атмосферы, они в любом случае встречаются реже.
Стенгель и его команда подсчитали, что защиты будет достаточно только на глубине не менее 5 километров под поверхностью Луны, поэтому для получения образца на Луну потребуется доставить мощный бур. Буровые работы могут проходить намного глубже, чем на Земле: например, Кольская сверхглубокая скважина в России уходит на глубину более 12 километров.
Затем образец породы будет проанализирован на Луне с помощью современного микроскопического оборудования, поскольку транспортировка на Землю может загрязнить его космическими лучами. «Идея очень спекулятивная», — говорит Стенгель. «Нужно погрузиться на глубину 5 километров, вытащить лунные камни и использовать эти передовые методы микроскопии — все это очень сложно».
Несмотря на сложность, оценки всего лишь 100 граммов лунной породы может быть достаточно для поиска распадов протонов с такой же или большей чувствительностью, чем проекты на Земле, такие как эксперимент по обнаружению нейтрино Супер-Камиока в Японии, который уже стоил сотни миллионов долларов США. долларов и не может быть значительно больше.
«По сути, идея привлекательна», — говорит Дэвид Уотерс из Университетского колледжа Лондона. «Вместо того, чтобы иметь детекторы, которые весят тысячи тонн и эксплуатировать их в течение нескольких лет, вы смотрите на небольшие образцы минералов, возможно, всего лишь десятки или сотни граммов, и они, возможно, фиксируют в своей структуре взаимодействия частиц на протяжении сотен миллионов лет».
