Все вещество во Вселенной имеет определенную структуру, благодаря крошечным электронам, вращающимся вокруг атомного ядра на разных энергетических уровнях. Фундаментальным принципом этой упорядоченной структуры является принцип Паули, который говорит о том, что два и более тождественных электрона не могут находиться одновременно в одном квантовом состоянии (на одном атомном уровне). Базируется этот принцип на теории относительности Эйнштейна и квантовой теории.
Однако, группа ученых университета в Сиракьюсе, штат Нью-Йорк, разработала новую теоретическую модель, которая может объяснить, в каком случае принцип Паули нарушается, и при каких исключительных условиях можно получить более одного электрона, одновременно находящихся в одном квантовом состоянии.
Их модель, опубликованная в издании Physical Review Letters, может помочь в понимании поведения материи на границах черных дыр и внести вклад в развитие объединенной теории квантовой гравитации.
Электронные переходы с одного атомного уровня на другой, противоречащие принципу Паули - настоящий вызов фундаментальным законам физики. Поэтому этот вопрос представляет огромный научный интерес. До настоящего момента едва ли существовала жизнеспособная модель, объясняющая такие переходы. Ученые предложили вариант такой модели.
Строгий порядок заполнения атомных уровней электронами обеспечивает стабильность атома и структуру вещества, также как определяет химические свойства элемента в периодической таблице. Упорядоченная структура позволяет достаточно точно определять положение частиц (электронов, протонов и нейтронов) в пространстве и времени. Новая модель постулирует, что на уровнях, где действие квантовой гравитации значительно, такая пространственно-временная структура рушится, оказывая большое влияние на осевую симметрию атомов, и провоцирует электронные переходы, которые нарушают принцип Паули.
Один из авторов работы утверждает, что в предложенной модели принцип Паули нарушается. Ученые использовали существующие экспериментальные доказательства, чтобы наложить ограничения на условия возникновения нарушений в электронных переходах.
Согласно модели, в природе нарушения принципа Паули могут случаться в промежуток времени, который превосходит возраст Вселенной - или реже, чем известное <тринадцатое полнолуние>.
Несмотря на то, что это явление практически незаметно, ученые используют высокоточные инструменты в попытках его зафиксировать. Если это произойдет, можно будет говорить о коренных изменениях фундаментальных физических теорий.
По словам соавтора работы, химия и биология в мире, где случаются подобные нарушения, могут быть принципиально другими.
Кроме всего прочего, факт, что принцип Паули может быть нарушен, может объяснить поведение материи на границах черных дыр. <Мы пока не знаем, что происходит с материей в черной дыре, но наша модель может дать нам зацепки насчет того, что происходит при коллапсе атомов в гравитационном поле черной дыры>. Об этом сообщает Информнаука со ссылкой на www.Nanowerk.com.
