Впервые за время существования теории относительности ученые дали строгое определение ранее объясненному только на уровне предположений физическому явлению — дефекту масс. Результаты исследования опубликованы в журнале JP Journal of Heat and Mass Transfer (Q2, Scopus).
Игорь Шаманин.
«Феномен дефекта масс был обнаружен еще в начале XX века, на заре зарождения ядерной физики как науки, — приводит слова одного из авторов научной статьи, профессора Отделения естественных наук Школы базовой инженерной подготовки ТПУ Игоря Шаманина пресс-служба университета. — Сегодня ни один физик-ядерщик не сможет работать, не учитывая при своих расчетах дефекта масс. Суть феномена в следующем. Представьте себе 10 горошин одинакового размера и массы. Что будет, если слить их воедино? По логике вещей, мы должны получить одну большую горошину, масса которой будет равна сумме масс всех этих маленьких горошин. Однако, в ядерной физике, если несколько частиц сливаются в одну, масса этой новой частицы почему-то меньше, чем сумма масс всех образовавших ее частиц. Получается парадокс. Мы ведь знаем, что есть универсальный закон сохранения массы, согласно которому “Ничто не может произойти из ничего, и никак не может то, что есть, бесследно исчезнуть”. В таком случае, куда пропадает часть общей арифметической массы этих частиц? И почему при делении ядра атома суммарная масса ранее его составляющих вместе с массовым эквивалентом их энергии тоже оказывается меньше, чем изначальная масса этого ядра? Ответ на этот вопрос мы и постарались найти в своем исследовании».
По сути ученые ответили на вопрос «Куда же пропадает разница масс?». Оказалось, что она никуда не пропадает, что противоречило бы закону сохранения массы вещества, а трансформируется в энергию поля.
«Сначала мы построили математическую модель, получили определяющее соотношение, провели расчеты, а затем проверили свои результаты на самых легких ядрах. Это такие элементы, как, например, гелий. Мы выделили в составе этих ядер базовые пары взаимодействующих нуклонов, а дальше, пользуясь табличными экспериментальными данными по массе этих составляющих, соотнесли эту сумму с результатами своих расчетов. В результате, нам удалось показать, куда девается та самая “пропавшая” масса», — объясняет Игорь Шаманин.
Юрий Трутнев.
Сейчас, по словам ученого, феномен дефекта масс существует как аксиома, без объяснений. Попытки дать ему определение ранее делались только в виде предположений, без формальных обоснований. Игорь Шаманин и его коллега Юрий Трутнев стали первыми, кому удалось показать математически, почему возникает феномен дефекта масс. Полученный результат согласуется с экспериментальными данными.
Разгадка феномена ускользающей массы вносит серьезное уточнение в Общую теорию относительности Эйнштейна. В дальнейшем благодаря ей можно ответить на целый рад вопросов, которые будоражат умы физиков. Например, есть ли масса у фотона, который в настоящее время считается безмассовой частицей или чему равна совокупная масса темной материи во Вселенной.
