Обнаружение уменьшенного отношения me/mp в галактических областях с низкой плотностью энергии

Астрофизический семинар ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Докладчик: И.И. Агафонова (ФТИ)

Доклад: Экспериментальное обнаружение уменьшенного отношения массы электрона к массе протона в галактических областях с низкой плотностью энергии

Авторы: И.И. Агафонова (ФТИ), М.Г.Козлов (ПИЯФ), С.А.Левшаков (ФТИ) и др.

Аннотация:

В Стандартной модели физики элементарных частиц масса электрона m_e целиком определяется его взаимодействием с полем Хиггса, тогда как масса протона m_p в основном зависит от энергии связи глюонов. Таким образом, фундаментальная константа mu = m_e/m_p характеризует отношение энергетических шкал поля Хиггса и КХД.
В докладе рассматриваются теоретические основы тестов на стабильность mu  и их практическая реализация на основе высокоточных спектроскопических  исследований, которые включают в себя как лабораторные измерения частот молекулярных переходов, так и астрономические наблюдения линий соответствующих переходов.
В настоящее время самая высокая точность оценок на стабильность mu достигается с использованием переходов в молекуле метанола. Нами проведены лабораторные измерения частот некоторых сверхтонких и вращательных переходов в метаноле, которые могут формировать мазерное излучение. Соответствующие наблюдения мазерных линий осуществлялись на радиотелескопах в Эффельсберге (Германия) и KVN (Ю.Корея). Для 6 галактических источников метанольного мазерного излучения, генерируемого в областях с плотностью энергии на ~10 порядков меньше, чем в лаборатории, мы получили оценкуDelta_mu/mu = (mu_obs - mu_lab)/mu_lab = (-1.71 ± 0.09_stat ± 0.26_sys) 1e-8. Источники расположены на галактоцентрических расстояниях от 5.1 до 8.6 крс. Для
подтверждения обнаруженного сигнала рассмотрены эмиссионные линии (не мазерные) переходов в других молекулах: инверсионного перехода в аммиаке и вращательного в цианоацетилене. Наблюдения проводились на радиотелескопе в Нобеяме (Япония), в качестве источников излучения использовались темные ядра (плотность вещества сравнима с плотностью в мазерных источниках) в молекулярном облаке Тельца
(гелиоцентрическое расстояние 140 пс). По 17 источникам получено среднее значение Delta_mu/mu = (-1.6 ±0.7_stat) 1e^-8, что согласуется с оценкой по метанольным мазерам.Таким образом, в областях с низкой плотностью значение mu, т.е. масса электрона, оказывается меньше, чем в лабораторных условиях. Обсуждаются возможные
интерпретации данного результата и направления дальнейших исследований.