Нови резултати от Големия адронен колайдер предполагат грешка в стандартния модел на физиката

LHC.jpg

Последните резултати от Големия адронен колайдер (LHC) в Швейцария правят намек за активност, която не се вписва в стандартния модел на физиката на елементарните частици – което означава, че най-накрая може би сме на път да влезем в нова ера във физиката.

Стандартният модел е най-доброто обяснение, което имаме за това как Вселената работи и какво я поддържа в цялост. Но има големи неясноти – най-забележителната е фактът, че моделът всъщност не отчита гравитацията – затова учените са прекарали десетилетия в търсене на признаци за някаква активност, която стандартният модел не може да обясни. И сега те са открили такава.

Несъответствието е свързано с една частица, наречена B мезон. Според стандартния модел, B мезоните трябва да се разпадат под много специфични ъгли и честоти – но тези прогнози не съвпадат с това, което е наблюдавано при експериментите в LHC, което предполага, че нещо друго се случва. И ако можем да разберем какво е то, това ще ни отведе по-близо до разкриване на някои от загадките в нашата Вселена.

В мезон, Credit: Ian Shipsey, Nature Physics
В мезон, Credit: Ian Shipsey, Nature Physics

„До момента всички измервания съответстват на предвижданията на стандартния модел“- каза ръководителят на изследването Мариуш Витек, от Института по ядрена физика на Полската академия на науките. „Въпреки това, ние знаем, че стандартният модел не може да обясни всички характеристики на Вселената. Той не може да предскаже масите на частиците или да ни каже защо фермионите са организирани в три семейства. Как доминирането на материята над антиматерията във Вселената се е получило? Какво е тъмна материя? Тези въпроси остават без отговор.“

Въпросните данни са събрани през 2011 г. и 2012 г. и за първи път им е обърнато внимание миналата година, когато учените забелязват, че степента на разпад на B мезоните не съвпада с прогнозите на стандартния модел.


РЕКЛАМА:

***

Но сега екипът показва, че не само скоростта на разпад, но също така и ъгълът на разпадане е в противоречие със стандартния модел.
Според стандартния модел, B мезоните са изградени от лек кварк и тежък антикварк – поради това кварк-антикварк сдвояване, те се разпадат бързо, и би трябвало да изстрелват своите продукти под специфични ъгли.

Докато физиците вече са забелязвали нещо странно във времето на това разпадане, те не са били в състояние да отчетат несъответствието в ъгъла на разпадане, защото техният метод на измерване не е бил достатъчно точен.

Но благодарение на нова технология, разработена от полските физици, те са били в състояние да покажат, че през 2011 г. B мезоните са се разпадали под ъгъл, който не се предполага от стандартния модел, а същото нещо се е случило и през 2012 година.

Компютърна симулация на разпадането на В мезон. Credit: CERN
Компютърна симулация на разпадането на В мезон. Credit: CERN

Изследователите са категорични, че все още не можем да наречем това откритие – имаме нужда от повече информация, преди да можем да кажем със сигурност дали това, което е било установено, е всъщност истина. Екипът в момента достига стандартно отклонение от 3,4 сигма, но за да се говори за ново откритие, то трябва да бъде над 5 сигма. Това би означавало, че има по-малко от едно на 3,5 милиона шанс, че откритието е щастлива случайност.

И така, какво значение има, че B мезоните се разпадат под различни ъгли от това, което стандартният модел прогнозира? Това би могло да предположи активността на една чисто нова частица, а най-популярната хипотеза в момента е, че нов междинен Z-прим бозон – който също не е предвиден от стандартния модел – влияе на разпада на тези B мезони.

Добрата новина е, че LHC наскоро е започнал да сблъсква протони при по-високи нива на енергия, отколкото когато и да било, и физиците скоро ще имат ново голямо количество данни за анализиране. А тези данни може да държат ключа към преминаване на физиката към следващото ниво.

Резултатите са публикувани в Journal of High Energy Physics.

 

Превод:  Росица Ташкова

Източник: http://www.sciencealert.com/


Европейска нощ на учените 2022 г.: