Новое открытие ученых может перевернуть понимание основ физики

25 марта 2021
Общество
Новое открытие ученых может перевернуть понимание основ физики

Ученые ЦЕРНа (Европейской организации по ядерным исследованиям) полагают, что при помощи ускорителя заряженных частиц — Большого адронного коллайдера — они, вероятно, открыли «совершенно новую частицу», которая может изменить наше понимание основ физики.

На этой неделе ученые, после обнаружения ряда доказательств, заявили, что результаты исследования должны «заставить сердца физиков биться чуть быстрее».

С момента своего создания более десяти лет назад Большой адронный коллайдер (БАК) стремился проникнуть в тайны Вселенной, сталкивая мельчайшие частицы материи на скорости, близкой к световой. Помимо открытия бозона Хиггса — ранее теоретической частицы, которая объясняет наличие массы в материи — один из крупнейших научных проектов на планете до сих пор не смог пролить достаточно света на то, как функционируют строительные блоки материи.

Согласно стандартной модели физики элементарных частиц, частицы, известные как кварки, многие из которых нестабильны и существуют доли секунды, могут образовывать более тяжелые частицы, такие как протоны и нейтроны. Кварки также могут распадаться на другие частицы, известные как лептоны, включая так называемые боттом-кварки, которые были обнаружены в 2014 году.

Аномалия, обнаруженная в то время, заключалась в том, что кварки также распадались на другой тип лептонов — мюоны — однако намного реже, чем они распадались на электроны.

Стандартная модель предсказывает, что боттом-кварки будут распадаться на мюоны с той же скоростью, что и на электроны.

«Единственный вариант, при котором эти распады могли происходить с разной скоростью предполагает вовлечение в процесс распада неизвестных ранее частиц, которые и склоняли чашу весов против мюонов», — заявляют авторы исследования.

До недавнего времени не существовало достаточно данных, чтобы с уверенностью сказать, что именно происходило внутри БАКа.

В 2019 году ученые снова провели эксперимент с боттом-кварками, дополнив его данными, полученными за прошедшие годы. Команда, изучающая его, работала «вслепую», поскольку не могла увидеть результат без детальной проверки всех процедур во избежание случайной ошибки интерпретации.

Когда наконец появился результат, данные показали, что на каждые 100 распадов электронов приходилось около 85 распадов мюонов.

Авторы заявили, что вероятность того, что результат будет случайным, составляет лишь один шанс из тысячи — все еще недостаточно, чтобы доказать существование еще одной неизвестной частицы, но достаточно, чтобы предположить ее существование.

Ученые предложили несколько возможных объяснений.

Во-первых, изменяющаяся скорость распада может быть результатом действия неизвестной ранее частицы «Z», по сути — новой силы природы: «Эта сила была бы чрезвычайно слабой, поэтому до сих пор мы не видели ее признаков, и она по-разному взаимодействовала бы с электронами и мюонами».

Другая возможность — это влияние гипотетического в настоящее время «лептокварка», который может переносить информацию между кварками и лептонами одновременно.

Крис Паркс, представитель БАКа из Манчестерского университета и ЦЕРНа, заявляет, что если результаты подтвердятся, «потребуется введение понятия физического процесса, такого как существование новых фундаментальных частиц или взаимодействий».

Исследователи считают, что для подтверждения результатов необходимы дальнейшие эксперименты. Однако если они подтвердятся, человечество получит доказательство существования «более широкой картины, лежащей за пределами Стандартной модели, которая в конечном итоге может позволить ученым разгадать любое количество загадок».

 

Читайте также:

Фото: sciencepart.com

Комментарии

0