Принцип запрета Паули — краеугольный камень Стандартной модели в физике элементарных частиц. Именно он объясняет, почему материя стабильна, почему электроны не падают на ядро атома и почему звезды не схлопываются под собственной тяжестью. Международная коллаборация ученых провела самую точную проверку этого правила и не нашла никаких отклонений. Результаты эксперимента VIP-2 были опубликованы в журнале Scientific Reports.
Принцип, сформулированный Вольфгангом Паули в 1925 году, гласит: два одинаковых фермиона (например, электрона) не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Если бы это правило нарушалось, Вселенная выглядела бы совершенно иначе.
Чтобы проверить это, ученые использовали сверхчувствительный детектор, глубоко спрятанный под горами в итальянской лаборатории Гран-Сассо. Они закачивали новые электроны в медный проводник, пытаясь зафиксировать «запрещенные» атомные переходы, которые должны сопровождаться специфическим рентгеновским излучением.
Никаких сигналов обнаружено не было. Вероятность нарушения принципа Паули составляет менее двух частей на 10^43.
Крах экзотических теорий
Это не просто подтверждение старого правила. Результат накладывает жесткие ограничения на так называемые «модели квонов» (Quon models) и теории квантовой гравитации, которые пытаются объединить квантовую механику с теорией относительности Эйнштейна. Фактически, результат эксперимента исключает возможность того, что электроны имеют скрытую внутреннюю структуру.
Любая будущая теория, претендующая на описание «новой физики», теперь обязана соответствовать принципу Паули с невероятной точностью. Следующим шагом станет эксперимент VIP-3, который попытается заглянуть еще глубже в тайны квантового мира.
Ранее Наука Mail рассказывала, что игральные кости объяснили фундаментальный закон физики.
