Как физики проверили запрет Паули на углероде экспресс

Оригинал: "New limits on the Pauli forbidden transitions in 12C nuclei obtained with the complete Borexino dataset"
arXiv:2604.08950 · 2026-04-10 · CC BY 4.0 · 1 мин
Детектор Borexino двадцать лет следил за углеродом — и не поймал ни одного запрещённого перехода.

В ядре атома углерода частицы сидят по своим «квартирам» — как жильцы, которые не могут занять одну и ту же комнату. Это правило физики называют принципом запрета Паули: два одинаковых обитателя ядра не могут находиться в одном и том же состоянии. Но что, если правило иногда нарушается? Тогда один «жилец» мог бы переехать в уже занятую комнату, а лишняя энергия ушла бы в виде вспышки света или вылетевшей частицы.

Детектор Borexino, спрятанный глубоко под итальянскими Альпами, четырнадцать лет следил за огромным баком жидкого сцинтиллятора — вещества, которое вспыхивает при попадании частиц. Учёные искали именно такие «неправильные переезды» в ядрах углерода: переходы, при которых частица занимает уже заполненное место. Но за всё время наблюдений детектор не зарегистрировал ни одного такого события.

Отсутствие сигнала — тоже результат. Оно позволило установить, что ядро углерода живёт по меньшей мере 10 в 32-й степени лет, прежде чем нарушит запрет Паули. Это число с тридцатью двумя нулями — в миллиарды миллиардов раз больше возраста Вселенной. Другими словами, если запрет Паули и нарушается, то настолько редко, что за всю историю космоса ни одно ядро углерода в детекторе этого не сделало.

Принцип Паули объясняет, почему вещество не схлопывается: электроны в атоме не могут занять одно и то же место, поэтому атомы сохраняют объём.

Стандартная модель физики частиц, в которую встроен запрет Паули, прошла ещё одну проверку. Теперь у нас есть самое строгое доказательство того, что это правило — не просто удобная выдумка, а жёсткий закон природы.

Запрет Паули был сформулирован Вольфгангом Паули в 1925 году, когда ему было всего 25 лет. За это открытие он получил Нобелевскую премию в 1945 году.

Учёные
Wolfgang PauliPaul DiracEmilio Gino SegrèPeter HiggsRichard FeynmanMarie Curie
Понятия
принцип Паули Borexino безнейтринный двойной бета-распад верхний предел статистика Ферми — Дирака