Частицы Бога. Американские физики нашли "дыру" в мироздании

Научпоп

13 июня 2017, 20:26

Частицы Бога. Американские физики нашли "дыру" в мироздании

Независимые друг от друга эксперименты на трех коллайдерах показали ошибочность одного из постулатов Стандартной модели физики

EPA

Ученые из Калифорнийского университета открыли феномен, который не вписывается в Стандартную модель физики элементарных частиц

Они открыли аномалию в поведении лептонов различных поколений, т.е. доказали, что так называемая лептонная универсальность, входящая в Стандартную модель, не является догмой.

Открытие было осуществлено при помощи экспериментов на адронном коллайдере BaBar в Национальной ускорительной лаборатории Стэнфордского университета.

Его также подтвердили независимые аналогичные эксперименты в Японии и Швейцарии. Вероятность того, что отклонение действительно найдено, составляет 99,95%, утверждают ученые.

А раз так, значит, Стандартная модель получила пробоину. Серьезную, хотя, разумеется, не первую и, вероятно, не последнюю.

Элементарные частицы

Результаты исследования были опубликованы в авторитетном журнале Nature.


Наблюдения американских физиков подтвердил эксперимент в CERNНаблюдения американских физиков подтвердил эксперимент в CERN


Это неудивительно. Стандартная модель физики элементарных частиц – одна из фундаментальных теорий, которая хорошо зарекомендовала себя в XX веке. Она объединила множество идей о том, как устроена материя, а также предсказала существование множества частиц, которые позже действительно были обнаружены экспериментальным путем.

Всего Стандартная модель описывает взаимодействие 37 элементарных частиц.

Многие физики изначально предсказывали, что Стандартная модель окажется несовершенной, а точнее – не окончательной. В частности, много говорилось о том, что она не описывает массу нейтрино и ряд других явлений.



Опровержение лептонной универсальности, которая является частью Стандартной модели, вызвало большой интерес в научном мире.

Лептонная универсальность описывает лептоны (электрон, мюон и тау-лептон), которые отличаются массой и временем жизни, но должны быть одинаковы по свойствам взаимодействия с другими частицами.

Многочисленные эксперименты с электронами и мюонами до сих пор подтверждали положения Стандартной модели.


Ускоритель частиц SLAC, на котором было совершено открытие, с высоты птичьего полета / Stanford UniversityУскоритель частиц SLAC, на котором было совершено открытие, с высоты птичьего полета / Stanford University


Но эксперименты группы американских физиков на коллайдере BaBar с распадом B-мезонов, в результате которого образуются лептоны, показали, что Стандартная модель неверно описывает происходящее с тау-лептонами.

При распаде В-мезона лептонная универсальность не соблюдается — при столкновениях с его участием чаще рождаются тау-лептоны, чем электроны и мюоны. Это противоречит лептонной универсальности и Стандартной модели.

Раньше это обстоятельство было не изучено в силу того, что с тау-частицами проведено меньше экспериментов, отмечает Франко Севилья, один из авторов исследования. “Тау-лептоны намного сложнее изучать, потому что они быстрее распадаются”, - констатирует ученый.

Тот факт, что наблюдения американских ученых подтвердили лаборатории в японском исследовательском центре Belle и европейском CERN, заставляет исследователей говорить о высокой вероятности того, что в наших существующих представлениях о мире действительно найдена “уязвимость”.

В физике элементарных частиц об открытии того или иного эффекта заявляют, если в ходе экспериментов достигнуты пять стандартных отклонений, т.е. вероятность ошибки составляет один к двум миллионам.



В исследовании Севильи и его коллег статистика пока чуточку не дотягивает до нужных цифр – достигнут показатель четырех стандартных отклонений.

Однако, Севилья убежден, что раз один и тот же эффект был достигнут в ходе трех независимых друг от друга экспериментов, то и дальнейшие подтверждения не заставят себя ждать.

Теория всего

Если предположить, что Севилья прав, и найденная им аномалия будет подтверждена, Стандартную модель придется пересмотреть.

Поведение тау-частиц потребует какого-то объяснения, что приведет за собой появление откорректированной формы Стандартной модели, либо же и вовсе – новой единой теории. Или, как часто говорят, “теории всего”.



Собственно, Стандартная модель уже не может считаться “теорией всего”, поскольку не описывает темную материю, темную энергию и не включает в себя гравитацию.

Впервые о необходимости переосмысления Стандартной модели и ее расширении заговорили в 2002 году после открытия нейтринных осцилляций – превращения нейтрино в антинейтрино, что предполагает наличие у нейтрино массы.

Поиск отклонений от Стандартной модели стал настолько популярной темой для исследований, что даже получил название “новая физика”.

В рамках новой физики ученые ставят перед собой задачи дать ответы на вопросы, которые Стандартная модель не учитывает либо же не может объяснить. Например, происхождение массы, нейтринные осцилляции, ассиметрия материи и антиматерии, происхождение темной энергии.

Отдельную ветвь исследований представляют собой попытки согласовать математический аппарат Стандартной модели с общей теорией относительности.


Выбор редакции

События

Вчера, 14:48

article_img
Образование на вес золота. Почему украинские вузы завышают цены на обучение
Страны

Вчера, 18:06

article_img
Историческое поражение. Британские СМИ – о судьбе Мэй, страны и Brexit после провала сделки с ЕС
События

Вчера, 21:15

article_img
Рифмы и страсти. История донбасского украиноязычного журнала, разгромленного большевиками

Подписывайтесь на наш канал в Telegram

Самые интересные статьи и подборка важных новостей по вечерам

Подписаться

Главное

Страны

Вчера, 18:06

article_img
Историческое поражение. Британские СМИ – о судьбе Мэй, страны и Brexit после провала сделки с ЕС
Научпоп

Вчера, 21:13

article_img
Обмануть свет. Британские физики создали устройство, которое нарушает законы природы
Политика

Вчера, 15:03

article_img
Порошенко о Javelin: Россияне теперь отказываются садиться в танки