Автор: Ученые полагают, что они, возможно, открыли «совершенно новую силу природы» на Большом адронном коллайдере ЦЕРНа, которая могла бы объяснить, почему некоторые атомные частицы ведут себя неожиданно, и которая может изменить наше понимание основ физики.
На этой неделе авторы исследования заявили, что их результаты должны «заставить сердца физиков биться чуть быстрее» после того, как они обнаружили доказательства существования «совершенно нового» типа частиц.
С момента своего создания более десяти лет назад Большой адронный коллайдер (БАК) стремился проникнуть в тайны Вселенной, изучая мельчайшие дискретные частицы материи, когда они сталкиваются со скоростью, близкой к скорости света.
Помимо открытия бозона Хиггса — ранее теоретической частицы, которая дает массу материи — проект до сих пор не смог пролить много света на то, как функционируют строительные блоки материи.
Согласно стандартной модели физики элементарных частиц, частицы, известные как кварки, многие из которых нестабильны и существуют только 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 «красивые» кварки, которые были обнаружены на БАКе в 2014 году.
Аномалия, зафиксированная в то время, заключалась в том, что кварки, по-видимому, также распадались на другой тип лептонов — мюоны — реже, чем они распадались на электроны.
Стандартная модель предсказывает, что прекрасные кварки будут распадаться на мюоны с той же скоростью, что и на электроны.
«Единственный способ, при котором эти распады могли происходить с разной скоростью, — это вовлекать в распад какие-то невиданные ранее частицы и склонять чашу весов против мюонов», — написали авторы исследования на этой неделе на сайте The Conversation.
До недавнего времени не было достаточно данных, чтобы с уверенностью сказать, что происходило внутри LHC.
В 2019 году ученые снова провели эксперимент 2014 года с очарованными кварками, добавив дополнительные данные, полученные за прошедшие годы.
Набор данных теперь удвоился, и команда, изучающая его, работала «вслепую» — они не могли видеть результат, пока не были проверены все процедуры, — чтобы избежать 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 — недостаточно, чтобы доказать существование еще неизвестной частицы, но веских доказательств в пользу ее существования.
Авторы предложили несколько возможных объяснений.
Во-первых, изменяющаяся скорость распада может быть результатом действия частицы «Z», по сути, новой силы природы.
«Эта сила была бы чрезвычайно слабой, поэтому до сих пор мы не видели никаких ее признаков, и она по-разному взаимодействовала бы с электронами и мюонами», — писали они.
Другая возможность — это гипотетический в настоящее время «липтокварк», который может распадать кварки и лептоны одновременно и который «может быть частью более крупной головоломки, объясняющей, почему мы видим частицы, которые мы наблюдаем в природе».
Крис Паркс, представитель LHCb из Манчестерского университета и ЦЕРНа, сказал, что если результаты подтвердятся, «потребуется новый физический процесс, такой как существование новых фундаментальных частиц или взаимодействий».
Исследователи заявили, что для подтверждения результатов необходимы дальнейшие эксперименты.
Но если данные подтвердятся, они заявили, что у них будут доказательства «части более широкой картины, лежащей за пределами стандартной модели, которая в конечном итоге может позволить нам разгадать любое количество установленных загадок».
Понятно, что в свете подобных высказываний, физикам не грозит остаться без работы на очень длительную перспективу.